Dead or Alive 5 es el quinto juego principal de la serie de lucha Dead or Alive . El modo de historia principal tiene lugar dos años después de los eventos de Dead or Alive 4 . Consiste en peleas de una sola ronda para los diferentes personajes con escenas de corte en el medio. La historia no se cuenta en orden cronológico, sino que mezcla varios personajes y eventos en capítulos interconectados. La historia se divide en dos argumentos principales, uno en el que Helena Douglas reconstruye un nuevo DOATEC para usar su tecnología con fines pacíficos y otro basado en la búsqueda del clon malvado Alpha-152 de Kasumi. Los personajes generalmente están vinculados a una de las dos historias, pero también interactúan de alguna manera.
Junto al modo de historia principal y las misiones de bonificación, el modo de lucha fuera de línea ofrece los submodos versus, arcade, contrarreloj y supervivencia. Hay luchas tanto en solitario como en parejas. El modo en línea tiene partidos simples, partidos clasificados y partidos de lobby. El modo de entrenamiento es mucho más extenso que en juegos anteriores con estrategias detalladas para combos, datos de cuadros y la capacidad de ajustar la IA del compañero de combate. El modo de entrenamiento también se lleva en línea como un dojo en línea para practicar con otros jugadores. En el modo en línea, los jugadores pueden organizar torneos para hasta dieciséis jugadores y hay un modo de espectador para ver partidos y chatear con otros espectadores. Es posible ver repeticiones de partidos, ver partidos entre compañeros de IA y tomar fotografías con una cámara totalmente controlable. Los entornos contienen más elementos destructibles y hay más detalles para los personajes durante las peleas, como el sudor o la ropa que se ensucia. Los escenarios aún se dividen en múltiples regiones donde los personajes pueden ser arrojados a las Zonas de peligro. Esto viene con un nuevo evento de tiempo rápido Cliffhanger donde un personaje tiene la última oportunidad de no caer y recuperarse, pero el oponente a menudo puede infligir aún más daño en ese momento.
Las principales mecánicas de lucha se basan en gran medida en Dead or Alive 3. Los ataques consisten en cuatro botones (golpes y patadas ligeros y fuertes) para realizar combos, lanzamientos, bloqueos. No hay entrada de salto. El juego conserva el clásico sistema de interrupción del tipo piedra, papel o tijera, en el que los golpes vencen a los lanzamientos, los lanzamientos a los agarres, los agarres a los golpes, etc., con daño adicional para contraataques exitosos. En comparación con juegos anteriores, el daño de los contraataques exitosos se ha reducido, lo que fomenta estrategias más agresivas. Completamente nueva es la capacidad de dar un paso lateral completo para esquivar los ataques entrantes, en lugar de simplemente reposicionarse como en los juegos anteriores. Hay otros dos movimientos que cambian radicalmente la dinámica. El ataque Critical Burst ofrece una nueva forma de acercarse a los oponentes aturdidos. Anteriormente, tenían que hacer malabarismos para evitar que realizaran un contraataque. Ahora, los oponentes aturdidos deben adivinar entre un ataque Critical Burst que lo niega o un lanzador normal. Critical Stuns y Critical Combos también están presentes. Otra novedad es el Power Blow, un poderoso ataque cargado al que solo se puede acceder después de caer por debajo del 50% de salud.
El juego ofrece 19 personajes recurrentes: Alpha-152, Ayane, Bass, Bayman, Brad, Christie, Eliot, Gen Fu, Hayate, Helena, Hitomi, Jann Lee, Kasumi, Kokoro, Leifang, Lisa, Ryu, Tina y Zack. Dos personajes son completamente nuevos. Mila es una luchadora española de artes marciales mixtas y Rig es un maestro canadiense de taekwondo. Todos los personajes tienen actuación de voz en japonés e inglés. Se pueden desbloquear tres personajes invitados de la serie Virtual Fighter y también hacen un cameo en el modo historia: Akira, Pai y Sarah.