Machinarium este un joc de aventură tip puzzle în stil steampunk. Scopul jocului este rezolvarea mai multor puzzle-uri interconectate. O caracteristică a jocului este că personajul jucătorului poate interacționa cu un singur obiect disponibil, pe rând. De asemenea, acest joc nu are dialoguri, deci nu contează ce limbă vorbește jucătorul. În loc de text, gândurile personajului sunt prezentate prin imagini animate.
De asemenea, jocul are un sistem de indicii în trei niveluri. Odată pe nivel, jucătorul poate obține un indiciu, care se transformă într-un comoară specială în timpul jocului. Machinarium permite, de asemenea, vizualizarea rezultatelor puzzle-ului ca schițe.
La începutul jocului, spectatorul observă orașul Machinarium. Personajul jucătorului este un robot pe nume Joseph (numele provine de la Joseph Čapek - fratele scriitorului ceh Karel Čapek - care a inventat cuvântul „robot”), care a fost aruncat la gunoi. El se reface și pornește într-o călătorie prin oraș. Pe parcursul poveștii, el descoperă o conspirație a Frăției Cloak-ului Negru, care intenționează să explodeze turnul orașului. Dar apoi el este prins și închis.