Игра представляет собой шутер с хоррор-элементами. Разработчики создали уникальный мир Каторги-12 на проклятом острове. Мрачную атмосферу создают непрерывные техногенные катастрофы, свидетелем которых на протяжении всей игры становится главный герой. Перед нами в виде призраков возникают образы людей, которые обречены на гибель. Весь остров населен монстрами, противостоять которым пытались выжившие люди. Элемент Е-99 разрушает колонию внезапными выбросами радиации и канцерогенным влиянием на людей. Некоторые из них гибнут на наших глазах, о судьбе других можно узнать из аудиозаписей и дневников. Обычно рядом с такими нитями в прошлое лежат искаженные агонией мумифицированные трупы.

До самого финала игры можно увидеть стёршиеся от времени угрожающие и предостерегающие надписи. Часть из них несёт полезную информацию, большинство похоже на неразрешимые загадки, ответ на которые — аномалия, происходящая со временем и пространством на Каторге-12. Главный герой постоянно перемещается между 1955 и 2010 годами, пытаясь изменить историю, параллельно убеждаясь, что сингулярность предполагает единство времени и пространства. Однажды начавшийся научный эксперимент разрушает обычный ход времени.

Погружение в советскую атмосферу обеспечивает псевдокириллица (в английской версии на ней выполнены все названия миссий и предметов в подсказках), агитационные плакаты, а также изображения красных звёзд, Ленина и Сталина. Первое, что видит игрок в начале игры — огромный серп, возвышающийся из-под воды. Кириллицей выполнены большинство слов, написанные на различных поверхностях, часто не по правилам русского языка.

Главная особенность — МВП — мобильный временной преобразователь. Устройство, разработанное д-ром Барисовом в 50-е гг. на Каторге-12. Позволяет игроку использовать следующие функции:

Возвращение во времени — первая функция, доступная игроку. Позволяет перемещать объект во времени вперед и назад, проще говоря, «состаривать» или «омолаживать». Может быть использовано, чтобы восстановить или разрушить путь, вернуть ржавый сплющенный ящик или бочку в «свежий» или обратно, превратить укрытия противника в груды мусора, восстановить электрорубильники для открытия дверей. С помощью перемещения во времени можно снизить скорость зиков, а также состарить людей до скелетирования. При быстром перемещении человека в разных направлениях времени он превратится в возвращенца — слепого мутанта, отрыгивающего на противника токсичную рвоту. Омолаживать людей или оживлять трупы в рамках игры нельзя. Действует только на объекты, содержащие Е-99 или на живых существ.
Импульс — заменяет атаку в рукопашной на мощный заряд энергии. Импульс отбрасывает противников и может убивать их нанесением внутренних травм. На близком расстоянии способен разорвать врага на части. Также позволяет отменить смещение по фазе врагов, умеющих это делать, и временно делает их уязвимыми.
Хроносканирование — можно проводить с помощью МВП. Позволяет обнаружить, есть ли поблизости хроноследы. Обнаруженные следы помогут сориентироваться на территории Каторги-12. В связке с гравитацией позволяет материализовать предмет из прошлого для использования в настоящем, чтобы решать головоломки или применять эти предметы в боях.
Гравитация — способность захватить и бросить (или аккуратно положить) небольшие объекты. В боях этими предметами могут стать гранаты и ракеты. Захваченные гравитацией, они не взрываются. Позволяет взять аптечку или другой полезный объект, не приближаясь к нему.
Заморозка — возможность на некоторое время создать сферу, внутри которой многократно замедляется время. Враги, которые попадут в заморозку, замедляются настолько, что почти не двигаются. Таким образом, можно подойти к обездвиженному врагу на минимальное расстояние (ГГ, войдя в сферу, практически не замедляется) и расстрелять в упор. Заморозку также можно применять как щит — пули в ней летят настолько медленно, что от них не составляет труда увернуться.

Энергия МВП постепенно восстанавливается. Перемещение предметов во времени требует небольшого количества энергии, для перемещения солдат и тварей её нужно значительно больше. Весь запас энергии Е-99 восстанавливается со временем, но также можно быстро вернуть её с помощью специальных батарей. Батарея используется автоматически, если применяется МВП, когда запас энергии Е-99 истощен.

В Singularity игрок может использовать RPG-подобные модификации для улучшения способностей главного героя. Модернизатор позволяет усовершенствовать МВП с помощью найденных технологий Е-99. Если найти чертеж или формулу, в модернизаторе станет доступно новое улучшение. Улучшения разделены на три категории:

Оборудование МВП — приобретенное снаряжение необходимо поместить в свободную ячейку. В начале игры доступна только одна ячейка для улучшения. Примеры усовершенствования МВП: повышение точности стрельбы из всех видов оружия, шанс получения двух технологий вместо одной, регенерация 25 % запаса здоровья вне боя и т. д.
Способности для МВП — улучшение возможностей МВП. Представлено усилением импульса, а также длительностью и радиусом зоны заморозки.
Усовершенствование тела — в обмен на технологии Е-99 можно приобрести новые способности для главного героя. Эффекты способностей начинают действовать сразу после приобретения. Например: увеличение максимального запаса здоровья, увеличение максимальной продолжительности бега, уменьшение урона, получаемого ГГ в рукопашной.

С помощью МВП можно отправиться в прошлое через временной разлом. Такие разломы в пространственно-временном континууме возникают из-за больших скоплений Е-99. Действие МВП можно значительно усилить на специальных станциях. В таких случаях удается восстановить в первоначальном виде большие разрушенные конструкции, например, мосты, железнодорожные составы или даже грузовые суда. Впрочем, восстановление очень больших объектов не действует длительное время, и игрок оставаясь рядом с такими объектами вынужден стать свидетелем их разрушения буквально на глазах.

Почти в самом конце игры главный герой получает усилитель МВП, после чего устройство больше не расходует энергию Е-99, а импульс наносит больший урон.

Одновременно игрок может носить два вида из числа основного оружия. С помощью оружейного шкафа можно выбирать и улучшать основное оружие. Чтобы улучшить оружие нужно найти спрятанные по уровням уникальные разработки. Всё оружие использует технологии Е-99. Основные виды оружия:

Центурион — револьвер, стреляющий мощными боеприпасами на основе Е-99. Обладает большой убойной силой, но очень низкой скорострельностью.
АР9 «Валькирия» — основной автомат СССР. Получил прозвище «Выбор Сталина» за идеальное сочетание убойной силы, дальности и точности стрельбы. Оснащён коллиматорным прицелом.
С4 «Волк» — самозарядный дробовик с отъёмным коробчатым магазином (изначально на 6 патронов, можно увеличить вдвое). Очень эффективен на ближних дистанциях.
СНВ Касимова — модифицированная полуавтоматическая снайперская винтовка, идеальная для стрельбы на большие расстояния. Можно замедлить время в режиме прицеливания.
Игломет — орудие Гаусса, стреляющее разрывными иглами. Перед каждым выстрелом игла некоторое время заряжается энергией Е-99.
Автопушка — пулемёт с вращающимся блоком стволов. Обладает превосходной скорострельностью — шквалом пуль можно скашивать толпы врагов, однако есть и недостаток: блоку из трёх стволов нужно время (около 0,5с), чтобы раскрутиться для стрельбы.
Детексомет — гранатомет с режимом запуска управляемых снарядов. Можно просто выбросить обычную осколочную гранату или запустить управляемый игроком шар-бомбу с Е-99, который можно свободно катать по поверхностям, а затем подорвать рядом с врагом.

Особые виды оружия игрок может подбирать как третье дополнительное оружие. При переключении на основное оружие особое автоматически выбрасывается из инвентаря. Эти виды оружия обладают уникальными характеристиками и максимальной поражающей мощью, поэтому встречаются в игре только в определённых местах. Особые виды оружия:

Охотник — эта винтовка стреляет патронами Е-99, которыми может управлять стрелок. Обычно появляется перед битвами на открытых пространствах. Мощная разрывная пуля не оставляет врагу шансов, отрывая голову и конечности. Высоко эффективно: в режиме управления пулей игрок становится неуязвим, а время замедляется, что позволяет легко найти цель и очень быстро расчистить путь от целого отряда противника.
РЛС-7 — ПТРК, запускает ракеты, управляемые сопровождением цели через прицел. Стреляет осколочно-фугасными снарядами. Самое мощное оружие в игре. Уничтожает обычных противников с одного, даже не самого точного попадания. Ракету, выпущенную врагом из РЛС-7 в игрока, можно перехватить с помощью Гравитации и отправить по обратному адресу.

После второй мировой войны единственной мировой державой, обладающей атомным оружием, были США. Чтобы СССР остался сверхдержавой в борьбе за доминирование на мировой арене, Сталин подготовил ответный ход. Советская экспедиция по поиску месторождений урана обнаружила залежи Элемента-99 (Е-99) на небольшом необитаемом острове недалеко от Камчатки. Под руководством учёного Виктора Барисова на острове основали научный комплкес Каторга-12. За свои исследования Барисов был награждён орденом Ленина. Хрущёв, сменивший Сталина, приказал ускорить испытания Е-99. Однако вещество оказалось нестабильным, и в результате катастрофы на острове никто не выжил. СССР засекретил все упоминания о Каторге-12 и закрыл проект. В 2010 году американский спутник-шпион обнаружил радиоактивный выброс в районе Охотского моря. Обеспокоенные молчанием Москвы и опасаясь повторения Чернобыля, в подозрительный район направляется разведгруппа Морской пехоты США. В числе бойцов — Натаниэль Ренко, протагонист игры.

Главный герой произносит в игре только одну фразу: «Ренко, постой! Демичева нельзя…».
В школе Рабочего посёлка один из учеников пишет про медведя с ошейником. Рисунок этого медведя изображен на плакате мороженого «МВП». Сам плакат висит в школьной столовой возле столика № 1. Так же этот рисунок встречается в титрах.
В одном из дневников, найденных в Комплексе по переработке Е-99 есть отсылка к Борату: «Моя сосед — боль в моя бедный галава. Я делай чучело все из медведя, он тоже делай все из медведя. Я доставай консервы, он тоже доставай консервы. Я собирай технологии Е-99… он не накопил. Радостно!».
В той комнате, где главный герой получает последний Усилитель МВП, можно найти секретный путь к замороженному колесу из телесериала «Остаться в живых».
В игре присутствуют временные волны, так же как в фильме «И грянул гром».
У МВП сначала оранжевый цвет, потом после окончательной модернизации МВП он становится синим, точно так же как и с гравитационной пушкой Гордона Фримена из игры «Half-Life 2».
Методика усовершенствования оружия похожа на методику усовершенствования оружия игры «Dead Space».
В последнем ролике, где раненная Кэтрин заходит в кабинет, на вывеске, при входе, написано «МОСВА» вместо «МОСКВА».
На информационных роликах игры карта СССР 1955 года представлена не как союз 15-и социалистических республик, а территорией РСФСР.
Главный герой перемещается в прошлое, чтобы изменить его, как главный герой компьютерной игры «Анабиоз: Сон Разума».
Обучающий видеоролик, который можно увидеть в школе, содержит сцену с примером применения Е-99: возвращение молодости женщине. При этом в звуковой дорожке фильма слышен свист, который в то время был характерен, скорее, для американской культуры. Тот же случай и с комиксами и прочими иллюстрациями. Советские агитационные плакаты выполнялись в другой стилистике.
Если встать перед работающим проектором, то изображение на экране не исчезнет, хотя на оружии Ренко будут заметны блики отражения.
Когда Барисов показывает кинофильм про Демичева, можно заметить, что в газетах имеют смысл только заголовки — остальной текст является просто случайным набором букв.
Несмотря на изменённый ход истории, у советских военных на вооружении состоят образцы военной техники, имеющие реальные прототипы, например, вертолёты Ми-24 и Ми-171Ш, бронетранспортёр БТР-80.
В помещении, через которое попадаем в катакомбы, чтобы получить МВП, можно найти фотоаппарат. Если подойти к нему и нажать кнопку «действие», то фотоаппарат сначала ослепит героя вспышкой, а затем выдаст фотографию. На фотографии можно увидеть главного героя и монстра за его спиной, который мгновенно атакует Ренко, если тот повернётся.
Всего, внешность нашего героя можно увидеть около четырёх раз: окликающий Ренко по имени человек за стеной при пожаре в начале игры, на фотографии из катакомб, в виде наброска на грифельной доске в кабинете Демичева, и в «хорошей» концовке (опять же, при пожаре).
Вступительный ролик описывает некий элемент Е99, занимающий в Периодической Системе Элементов ячейку элемента 99 (крупным планом показан Ho — Гольмий). В настоящей таблице гольмий относится к подгруппе лантаноидов и имеет порядковый номер 67, а порядковый номер 99 у другого радиоактивного металла из подгруппы актиноидов — Es — Эйнштейния, который на том же кадре можно увидеть в правом нижнем углу вымышленной таблицы.
Если стрелять из винтовки «Охотник» и направить пулю на себя, то нашего героя мы увидеть не сможем. Он просто куда-то исчезает.
В конце игры Демичев говорит Барисову: «История пишется победителями». Точно такую же фразу говорит генерал Шепард, главный антагонист игры Call of Duty: Modern Warfare 2 .
Кэтрин левша. Это можно заметить в заключительном ролике, когда она пишет в альбоме. Кроме того, судя по всему, разработчики называли девушку Катя, но окончательно почему-то присвоили ей англоязычный аналог имени.
Также неясно, умерла ли Кэтрин от ранения после событий последнего ролика, что, в совокупности с некоторыми неясными местами в сюжете, даёт задел под выход второй части игры.
Игра имеет большое сходство с игрой Half-Life 2: главный герой, также как и Гордон Фримен за всю игру почти не говорит (В отличие от "немого" Фримена, Ренко произносит всего одну фразу); МВП меняет цвет с оранжевого на синий также как и гравипушка Фримена; на протяжении игры главного героя сопровождает Кэтрин, а в Half-Life - Аликс Вэнс.