Deus Ex: Human Revolution to trzecia gra serii, będąca prequelem oryginalnego Deus Ex. Fabuła HR rozgrywa się w 2027 roku, 25 lat przed wydarzeniami opisanymi w pierwszym Deus Ex. Akcja gry toczy się w pięciu megamiastach (w tym Detroit, Szanghaj i Montreal), w różnych zakątkach świata. Głównym bohaterem jest Adam Jensen, pracownik ochrony Sarif Industries, wiodącej firmy w dziedzinie operacji biomechanicznych na ciele ludzkim. Przeżywa atak na biuro firmy, ale musi zgodzić się na wszczepienie specjalnych implantów biochimicznych, aby przeżyć.
Gry z serii Deus Ex koncentrują się na taktycznej rozgrywce, która umożliwia graczom podejmowanie krytycznych decyzji w dowolnym momencie. HR zawiera cztery główne style rozgrywki: Walka (bezpośredni atak z bronią), Skrytobójstwo (niewidoczne infiltracje i rozbrajanie przeciwników), Hacking (uzyskiwanie informacji o ukrytych zasobach i przejmowanie kontroli nad techniką przy użyciu specjalnych urządzeń) oraz Umiejętności społeczne (rozmowy z ludźmi i manipulowanie nimi dla własnych korzyści). Gracze mogą wybierać dla siebie wygodny styl zachowania lub przełączać się między nimi w dowolnym momencie narracji. Dodatkowo opcje zachowania doskonale się ze sobą łączą.
W przeciwieństwie do wcześniejszych gier serii, w Human Revolution wprowadzono model regeneracji zdrowia. Takie zmiany zostały wprowadzone, aby gracz nie znalazł się w sytuacji, w której nie może kontynuować gry i zmuszony jest szukać apteczki lub jedzenia. Twórcy uznają za negatywne, gdy gracz musi przerwać fabułę gry, aby szukać apteczki w całym poziomie. Uważają, że model regeneracji zachęca do rozwijania umiejętności taktycznych i strategicznych, ale nie wymaga rezygnacji z fabuły. Mimo nowego modelu regeneracji zdrowia, gra nadal posiada zapasy jedzenia wykorzystywanego do tego samego celu.
Inną zmianą w grze jest wizualne podświetlanie obiektów, z którymi postać może interagować. Ten efekt jest opisany jako modyfikacja wzroku taktycznego. Można jednak wyłączyć takie podświetlanie, jeśli zajdzie taka potrzeba.