崩坏星穹铁道作为米哈游开发的银河冒险策略游戏，其核心玩法围绕回合制战斗、开放世界探索、模拟宇宙挑战和剧情任务推进展开。游戏采用3D指令式战斗系统，玩家需通过策略搭配角色技能与属性克制关系完成战斗，战斗模式融合了传统回合制与卡牌策略元素，队伍中最多可编入4名角色，每位角色拥有普攻、战技、终结技三种战斗指令。
开放世界探索是游戏的重要模式，玩家可自由穿梭于空间站、冰雪星球、仙舟联盟等风格迥异的星际场景。每个地图包含隐藏宝箱、解谜机关和收集要素，例如残响回廊区域分布着多个贵重宝箱，需通过战斗或解谜获取，部分宝箱内含四星遗器装备。探索过程中会触发随机事件与支线任务，如收集千纸鹤或拍摄特定场景照片等收集类任务。
模拟宇宙是游戏的roguelike玩法模块，包含常规模拟宇宙和特殊活动如寰宇蝗灾。玩家需在随机生成的棋盘式地图中选择行进路线，通过击败敌人获取命途祝福强化队伍。寰宇蝗灾模式新增虫群事件格和命途交错机制，需完成行者之道任务树解锁关键技能。该模式对队伍搭配与祝福组合策略要求较高，部分高阶祝福需击败精英敌人概率掉落。
剧情任务分为主线与支线两类，主线跟随开拓等级逐步解锁，涉及星核危机与星神阴谋的核心叙事；支线任务如譬如朝露只是孩子等包含独立故事线，部分任务含隐藏道具收集要素。任务系统采用多结局设计，关键选择影响剧情走向。每周刷新的忘却之庭等副本提供角色培养资源，需特定阵容应对不同环境机制。
活动玩法随版本更新轮替，包括豹豹碰碰大作战、星芒启明等限时内容，通常结合新角色或地图推出。活动奖励含星琼、光锥等稀缺资源，部分高难度活动如末日幻影要求精确配队，需根据敌人特性调整虚无、存护等命途搭配。3.2版本新增的龙骸古城地图配套追忆残像收集和翻飞之币收集玩法，扩展了探索维度。
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