Deus Ex: Human Revolution è il terzo gioco della serie ed è un prequel del gioco originale Deus Ex. La trama di HR si svolge nel 2027, 25 anni prima degli eventi descritti nel primo Deus Ex. Il gioco si svolge in cinque megacittà (tra cui Detroit, Shanghai e Montreal) in diverse parti del mondo. Il protagonista, Adam Jensen, è un dipendente della sicurezza della Sarif Industries, una delle principali aziende nel campo delle operazioni biomeccaniche sul corpo umano. Sopravvive a un attacco agli uffici dell'azienda, ma è costretto ad accettare l'impianto di speciali impianti biochimici nel suo corpo per rimanere in vita.
I giochi della serie Deus Ex ruotano attorno a un gameplay tattico che consente ai giocatori di prendere decisioni critiche in qualsiasi momento. HR include quattro modalità di gioco principali: Combattimento (attacco diretto con armi), Stealth (infiltrazione invisibile e disarmo dei nemici), Hacking (ottenere informazioni su risorse nascoste e controllare la tecnologia tramite dispositivi speciali) e Abilità sociali (conversazioni con le persone e manipolazione per il proprio tornaconto). I giocatori possono scegliere uno stile di comportamento che preferiscono o passare tra di essi in qualsiasi momento della narrazione. Inoltre, le opzioni di comportamento si combinano bene tra loro.
A differenza dei giochi precedenti della serie, in Human Revolution è presente un modello di rigenerazione per il ripristino della salute. Queste modifiche sono state apportate affinché il giocatore non si trovi in una situazione in cui non può proseguire il gioco e deve cercare una cassetta di pronto soccorso o cibo. Gli sviluppatori credono che il caso in cui un giocatore deve interrompere la storia del gioco per cercare una cassetta di pronto soccorso in tutto il livello sia un esito negativo. Secondo loro, il modello di rigenerazione incoraggia lo sviluppo di abilità tattiche e strategiche senza richiedere l'abbandono della narrativa. Nonostante il nuovo modello di ripristino della salute, il gioco presenta ancora scorte di cibo utilizzate per questo scopo.
Un’altra modifica nel gioco consiste nell'evidenziare visivamente gli oggetti con cui il personaggio può interagire. Questo effetto è descritto come una modifica della visione tattica. Tuttavia, tale evidenziazione può essere disattivata se lo si desidera.