Machinarium je dobrodružná puzzle hra ve stylu steampunku. Cílem hry je vyřešení několika puzzlů, které jsou propojené do celku. Mezi vlastnosti hry patří také to, že hráčova postava může interagovat pouze s jedním objektem, který je v jejím dosahu, najednou. V této hře také nejsou dialogy, proto nezáleží na tom, jakým jazykem mluví hráč. Místo textu jsou myšlenky postavy zobrazeny jako animované obrázky.
Hra má také tříúrovňový systém nápověd. Jednou za úroveň může hráč dostat nápovědu, která se během hry promění v jedinečný poklad. Machinarium umožňuje také vidět výsledek sběru puzzlů ve formě skic.
Na začátku hry divák prozkoumává město Machinarium. Postava hráče je robot jménem Joseph (pojmenovaný po Josefu Čapkovi - bratrovi českého spisovatele Karla Čapka, který vymyslel slovo „robot“), který byl vyhozen jako odpad. Opraven se a vydává se na cestu městem. Během příběhu odhaluje spiknutí Bratrstva Černého pláště, které se chystá vyhodit do povětří městskou věž. Ale je dopaden a uvězněn.