El modo de juego de Halo 3 continua sobre la misma temática de las dos versiones anteriores. Es un juego de disparos en primera persona que sigue al Jefe de Maestro y su lucha contra el Covenant y los Flood. La acción del juego ocurre principalmente a pie, pero también incluye partes donde usas vehículos para combatir.

El balance de poder de las armas y los objetos del juego fueron ajustados para seguir lo que el Diseñador del modo Multijugador de Bungie, Lars Bakken describe como "El Triángulo de Oro de Halo".

Estos son "armas, granadas, y combate cuerpo a cuerpo", las cuales están disponibles normalmente para el jugador.

Halo 3 también contiene la capacidad de portar dos armas al mismo tiempo, pero a costa de usar granadas o combatir cuerpo a cuerpo. Todas las armas disponibles en las versiones anteriores de la serie, excepto el Rifle de Plasma Brute, vuelven con el ligeros ajustes cosméticos y alteraciones de poder.

A diferencia de las versiones anteriores, todas las armas que lleva el jugador son visibles; las armas que no están siendo usadas aparecen sujetadas en en la pierna derecha (en el caso de las pistolas o armas chicas) o en la espalda (cuando son armas más grandes).

Halo 3 también introdujo nuevas armas, algunas excepcionalmente grandes, poderosas e incómodas las cuales tienes que usar con las dos manos, como ametralladoras y lanzallamas.

Estas armas limitan drásticamente las opciones normales de combate del jugador y los alentan considerablemente.

A cambio ofrecen una potencia de disparo realmente formidable.

Además de nuevas armas, Halo 3 añadió una nueva clase de objetos, llamados "Equipo".

Estos artículos tienen varios efectos y funciones, algunos con funciones defensiva (como la Burbuja Escudo y el Regenerador), o los objetos que ciegan o confunden al enemigo (la bengala y el disruptor de radar), y otros que en realidad pueden dañar o matar (el absorvedor escudos y la mina trampa).

El jugador sólo puede llevar uno de estos artículos a la vez. La mayoría de este equipo lo encuentras en el campo de batalla, donde pueden ser destruidos por los disparos de las armas o por explosivos. La mayor parte del equipo, una vez usado, tiene una duración limitada.

Halo 3 también cuenta con un número importante de vehículos, los cuales nunca habían sido vistos en versiones anteriores. Muchos de los vehículos pueden ser utilizados por el jugador, pero otros son manejados por la inteligencia artificial del juego.

Algunos de los vehículos utilizables en la campaña no están disponibles en el modo multijugador debido a la ventaja/desventaja que pueden significar.