Основой игрового процесса Dark Souls служит исследование игрового мира путём продвижения по различным локациям, которые «бесшовно» связаны между собой. Местом отдыха служат костры, находящиеся на локациях по несколько штук (иногда их совсем нет), с помощью которых можно повысить уровень, восстановить здоровье и восполнить флягу с эстусом (аналог аптечки), перенестись на другую локацию, улучшить или починить снаряжение. Практически на каждой локации присутствуют враждебные и нейтральные неигровые персонажи. С нейтральными персонажами связь осуществляется односторонним диалогом, в котором иногда игроку дается выбор между двумя ответами.

Боевая система представляет собой два вида боя: ближний и дальний. Ближний осуществляется непосредственной схваткой с противником, используя предоставленные виды оружия: прямые и изогнутые мечи, кинжалы, боевые топоры, копья, алебарды. Средством защиты служит щит или магический барьер. Дальний бой происходит в основном с использованием магии или пиромантии, альтернативы магии, а также лука и арбалета, на использование которых уходят стрелы и болты.

Здешний аналог валюты и очков опыта, души, получаются после убийства неигровых персонажей или нахождения специальных предметов, а также поглощения душ боссов. Взамен на души производится повышение уровня и покупка предметов у персонажей.

Важным аспектом игры является человечность. Человечность - специальный предмет, разбросанный по всем локациям, с помощью которого игрок выходит из формы полого и получает возможность производить ритуал возжигания (получения большего кол-ва эстуса у костров около которых был произведён ритуал), а также получает доступ к online-режиму.

Dark Souls имеет встроенный online-режим, который активируется автоматически при наличии доступа в интернет. Он добавляет различные взаимодействия между игроками, такие как co-op и PvP, если соблюдены некоторые условия. Общение между игроками очень ограничено. Например, если игрок общается в групповом чате Xbox 360, то игра автоматически включит offline-режим.

Online взаимодействия могут быть очень сильно направлены на PvP. При определенных условиях, один игрок может вторгнуться в мир другого с целью убить этого игрока. Некоторые локации были неофициально обозначены зонами PvP; в этих локациях вполне обычно найти сотни игроков, вторгающихся или ждущих вторжения с целью начать дуэли 1 на 1. Два аспекта игры оказывают сильное влияние на PvP: мастерство боя само по себе, зависящее от рефлексов и правильной оценки окружения, и направленное развитие персонажа, что означает аккуратное и вдумчивое развитие его характеристик для получения максимального преимущества от выбранной экипировки. Кроме того, в игре есть различные ковенанты (группировки), при состоянии в которых появляются некоторые особенности во вторжениях в чужие миры (к примеру, члены ковенанта «Клинки Темной Луны» охотятся на «грешников», за убийство которых получают награды).

Влияние сюжета на игру в Dark Souls минимально. События и их значение часто подразумеваются, а не объясняются и показываются напрямую, и игроку приходится самому интерпретировать и домысливать происходящее. Большая часть сюжета и информации о мире подается через диалоги с различными персонажами, через описания предметов или в коротких кат-сценах. Игрок должен сам найти и обработать всю необходимую ему информацию.

Содержимое вступительного ролика игры, служащего прологом:

В эпоху Древних, мир был бесформенным, окутанным туманом. Земля серых скал, огромных деревьев и бессмертных драконов. Но затем появился огонь, и с огнём пришло неравенство. Тепло и холод, жизнь и смерть, и, конечно же, Свет и Тьма. Тогда, из Тьмы, Они пришли и нашли души Лордов в пламени. Нито, первый из мертвых. Ведьма Изалита и её Дочери Хаоса. Гвин, Лорд Солнечного света, и его верные рыцари. И хитрый карлик, которого так легко забыть... С силой Лордов, они бросили вызов драконам. Могущественные молнии Гвина разорвали их каменную кожу, ведьмы сплели великие огненные бури, Нито развязал миазмы смерти и болезней, а Сит Бесчешуйчатый предал своих, и драконов не стало. Так началась Эпоха Огня. Но скоро пламя исчезнет, и останется только Тьма... Уже сейчас остались только угольки, и люди не видят света, а только бесконечные ночи. И среди живых видны носители проклятого Знака Тьмы...

Игровой персонаж — живой мертвец, который ещё не стал Полым. Протагонист сбегает из северного Убежища Нежити с помощью незнакомца и узнает от него о пророчестве, что Избранный покинет Убежище, отправится в странствия и позвонит в Колокола Пробуждения, которые находятся в землях древних Лордов, Лордране, что поможет ему узнать «судьбу нежити».