Как и множество других RTS, Age of Mythology базируется на возведении городов, использовании ресурсов, создании армий и уничтожении вражеских армий и городов. Игрок должен провести своё племя через несколько «эпох»: архаическую, классическую, героическую и мифическую эпохи. Для перехода в каждую новую эпоху необходимо заплатить некоторое количество ресурсов в главном здании — городском центре. С переходом в следующую эпоху открываются новые боевые единицы и строения[12].
В Age of Mythology три доступных для игры фракции: греки, египтяне и скандинавы. У каждой нации в игре есть три «главных» бога (Зевс, Посейдон и Аид у греков; Ра, Исида и Сет у египтян; Тор, Один и Локи у скандинавов) и по девять второстепенных. Главного бога игрок выбирает перед началом партии, второстепенные же выбираются при переходе из одной эпохи в другую[13]. Каждый бог даёт игроку возможность изучить какое-либо усовершенствование для его зданий или юнитов, а также возможность нанимать мифических существ и использовать «божественную силу», которая может быть направлена на помощь игроку либо же на вред его противнику.

В игре четыре ресурса: пища, дерево, золото и благословение (в отличие от других игр серии Age of Empires здесь отсутствует камень). Они тратятся на постройку зданий, найм юнитов и изучение технологий. Ресурсы добываются рабочими — специальными юнитами, их название различно у каждой фракции — и рыбацкими лодками. Пища добывается в виде ягод, собираемых с растений, мяса, добываемого из трупов животных, и рыбы, ловимой рыбацкими лодками. Также пищу можно получать с ферм — специальных зданий, которые приносят пищу, если на них работают юниты[14].
Дерево добывается вырубкой леса. Золото можно добывать из золотых приисков, а также с помощью рынков. На рынках можно обменивать древесину и пищу на золото. Также можно пускать караваны между двумя союзными зданиями: рынком и центром города, чем больше расстояние между ними, тем больше золота приносит караван.
Благословение каждая из рас получает своим путём — грекам нужно, чтобы у храма молились крестьяне, египтянам — строить статуи, а скандинавам — сражаться[14]. Тратится благословение на найм мифических существ, постройку некоторых зданий и изучение специальных усовершенствований.

Большую часть армий составляют солдаты, являющиеся обычными людьми. Каждый юнит занимает определённое количество пунктов населения, число которых зависит от числа построенных домов (их может быть не больше десяти) и числа городских центров (их количество ограничено тем, что строиться они могут лишь в определённых местах). При этом обычный рабочий занимает один слот, а некоторые мифические существа пять[15]. Большинство юнитов может быть улучшено, что увеличивает их характеристики либо же добавляет новые умения[16].
Всех военных юнитов можно подразделить на семь категорий: пехота, кавалерия, лучники — их можно классифицировать как человеческие юниты, осадные орудия, флот, героев и мифические существа[17]. Они взаимодействуют по принципу камень-ножницы-бумага: пехота слаба перед лучниками, кавалерия перед пехотой, а лучники перед кавалерией, но при этом существует и противопехотная пехота, и кавалерия, сражающаяся против кавалерии, но нет кавалерии, хорошо сражающейся против пехоты. Такие же правила распространяются и на суда. Осадные орудия предназначены для разрушения зданий, но уязвимы перед особым типом кавалерии. Герои используются против мифических существ, назначение которых может быть различно, но в общем случае большинство из них используются против обычных человеческих юнитов, реже для разрушения сооружений[18]. Также герои способны собирать реликвии, которые дают игроку бонусы, если помещены в храм[19].

Здания также можно разделить на 3 категории: экономические, военные и защитные сооружения. Главнейшим экономическим зданием является городской центр, исполняющий те же функции, что и в других играх Age of Empires — в нём нанимаются все гражданские юниты, кроме рыболовецких лодок, а также в нём изучаются некоторые усовершенствования для юнитов. Главной возможностью городского центра является возможность перехода из одной эпохи в следующую. Также городской центр даёт больше единиц населения, чем обычные дома[15]. Также к экономическим зданиям относятся рынок и ферма.
В большинстве зданий игрок может изучать различные усовершенствования, способности и умения для своих юнитов и зданий[15]. Все юниты кроме рабочих нанимаются в военных зданиях. Названия их различны у разных фракций, но все они выполняют схожие функции и производят схожих юнитов. Также в военных зданиях могут изучаться усовершенствования для оружия и воинов, повышающие характеристики[15].
К защитным сооружениям относятся башни и стены, в которых нельзя нанимать юнитов. Они могут модернизироваться, но усовершенствования, изучаемые в них, действуют только на них самих, не затрагивая здания других типов[15].
Кроме этого всем игрокам доступна возможность построить чудо света. Существуют режимы игры, где основной целью является постройка чуда, которое, если не дать возможности противникам разрушить его до окончания отсчёта, приносит игроку победу[15].

В отличие от режимов кампании Age of Empires и Age of Empires II: The Age of Kings, в Age of Mythology всего одна центральная кампания. Кампания состоит из 32 миссий, озаглавленных «Падение Трезубца» (англ. Fall of the Trident). Сценарий игры основан на вольном переложении древнегреческих, древнеегипетских и скандинавских мифов. Сюжет излагается в виде кат-сцен, созданных на движке, показываемых в начале, а также, иногда, в конце миссий. Игра предваряется отрендеренным видеороликом, показывающим сцену битвы людей с мифическими монстрами, в котором изображается заточение Кроноса в Тартар.
Структурно кампанию можно разделить на несколько частей: первые 10 миссий игрок играет за греческую расу, затем идёт несколько миссий за египтян, после — за скандинавов, а последние две миссии и миссия между египетской и скандинавской частями кампании снова заставляют игрока управлять греческими войсками.
В отличие от других вариантов одиночной игры и мультиплеера, в кампании условия победы в каждой миссии различны. Для победы в миссии надо выполнить все обязательные задания, которые даются игроку в порядке их выполнения. Также могут быть и дополнительные задания, выполнение которых не обязательно, но даёт игроку некое преимущество или бонус.

История игры начинается в Атлантиде, где адмирал Аркантос пытается восстановить покровительство Посейдона, бога атлантов[20]. Он защищает Атлантиду от нападения пиратов, затем, пустившись за ними в погоню, чтобы вернуть украденный трезубец со статуи Посейдона, отправляется на Троянскую войну, где сражается вместе с Агамемноном. После нескольких сражений Аркантос вместе с Одиссеем и Аяксом разрабатывают план захвата города, включающий Троянского коня. После победы Аркантос и Аякс отправляются в Грецию, чтобы починить корабли к кентавру Хирону. Но добравшись до его мастерских, они обнаруживают, что порт захвачен неизвестными разбойниками. После освобождения Хирон сообщает, что все его люди угнаны в рабство. Вместе они отправляются на север, где находят пленников раскапывающими проход в Преисподнюю под руководством циклопа Гаргаренсиса, управляющего Камосом, предводителем пиратов, стоявшим за нападением на Атлантиду[21]. Герои следуют за ним и доходят до огромных ворот Тартара, которые пытаются разрушить тараном циклопы-слуги Гаргаренсиса. Несмотря на то, что герои не знают, что это за врата, они уничтожают таран, не дав их разрушить. Но Гаргаренсис выбирается наверх, отрезав путь назад, из-за чего герои остаются в подземном мире.
Найдя ближайший выход на поверхность они попадают в Египет, где встречаюся с Нубийской воительницей Аманрой, которая собирает разрозненные части тела Осириса, убитого Сетом, чтобы воскресить убитого. Во время путешествий по Египту за ковчегами с останками Осириса Аркантосу снится сон, в котором Афина рассказывает ему о намерениях Гаргаренсиса освободить из Тартара Кроноса, разрушив одни из врат, чтобы стать бессмертным[17]. Аманра отвоёвывает ковчег у прислужника Гаргаренсиса — жреца Кемсита, Хирон извлекает голову Осириса из священного дерева тамариска, а Аркантос и Аякс убивают предводителя пиратов Камоса, завладевшего последней частью. После проведения обряда Осирис воскресает и уничтожает армию Гаргаренсиса, но последнему удаётся избежать возмездия, отплыв к третьим вратам Тартара в Скандинавию.
По пути на север Аркантос и Аякс находят потерпевшее кораблекрушение судно Одиссея и помогают ему уничтожить Цирцею. Достигнув севера герои встречаются с карликами Брокком и Эйтри, которые решают показать дорогу в Нифльхайм в обмен на защиту своих мастерских от гигантов. По пути они встречают Скалта, старика, поручающего им нести знамя, которое, как он утверждает, должно воссоединить разрозненные кланы, но знамя обладает противоположным эффектом. После того, как Скалт разоблачается, признавшись, что он — воплощение Локи, герои узнают, что Локи помогает Гаргаренсису. Найдя третьи врата в Тартар, герои снова пытаются уничтожить таран Гаргаренсиса, но в ходе сражения погибает Хирон. Слугам Гаргаренсиса удаётся взломать запор врат, но они оказываются запечатанными молотом Тора. Гаргаренсис оказывается разбит, на подмогу героям приходят войска под предводительством Одиссея, и Аякс отрубает голову Гаргаренсису[22] .
Но по прибытии в Атлантиду Аркантос обнаруживает, что голова Гаргаренсиса, которую он вёз в качестве трофея, превратилась в голову Кемсита. Гаргаренсис прибыл в Атлантиду раньше и пытается открыть последние врата, расположенные у главного храма Посейдона. Аркантос строит памятник в честь Зевса, за что Зевс даёт Аркантосу божественную силу. Аркантос уничтожает оживлённую Гаргаренсисом статую Посейдона, что приводит к затоплению Атлантиды. После смерти Афина превращает Аркантоса в полубога, сделав его бессмертным.

Большая часть игр мультиплеера происходят с помощью службы Ensemble Studios Online (ESO) или через прямую LAN- или IP-связь. В комплект поставки с Age of Mythology входит один бесплатный аккаунт в ESO. Некоторые функции ESO напоминают Battle.net от Blizzard, например возможность вести чат во время матчей[24].
В мультиплеере семь режимов игры, все они являются стандартными для RTS[25]:
Превосходство — стандартный режим, случайно сгенерированная карта местности, все геймплейные возможности включены.
Завоевание — отличается от предыдущего тем, что победа достигается только уничтожением всех противников.
Deathmatch — отличается от первого режима тем, что начальное количество ресурсов увеличено.
Блицкриг — игра с удвоенной относительно обычной скоростью.
Кочевник — игрок начинает с юнитами-строителями без зданий.
Царь горы — для победы игроку нужно в течение определённого времени контролировать некоторый объект на карте.
Внезапная смерть — игрок проигрывает, если у него нет ни одного городского центра в течение определённого времени.
Мультплеерные турниры и LAN-партии популярны во многих странах, многие люди играют в них в игровых клубах[26].