En algún momento durante la década de 2050, el mundo es un lugar peligroso ya que los terroristas, los zares de las drogas y los estados proscritos gobiernan, utilizando la violencia y el subterfugio como herramientas en su impulso por la conquista global. Un virus mortal denominado "muerte gris" se está extendiendo por todo el mundo y la única cura conocida es un químico conocido como "Ambrosia" fabricado por la corporación VersaLife. Sin embargo, los suministros de Ambrosia son escasos y los gobiernos del mundo, particularmente los de Estados Unidos, monitorean y controlan cuidadosamente quién recibe esta cura. Como protesta por estos hechos, la organización terrorista francesa "Silhouette" bombardea el símbolo histórico de la amistad entre los pueblos francés y estadounidense, la Estatua de la Libertad. En respuesta a este ataque, se forma la organización Coalición Antiterrorista de las Naciones Unidas (UNATCO). Construyendo una sede subterránea en Liberty Island, su misión es atacar el terrorismo y mantener la paz en todo el mundo. JC Denton es un agente nano-mejorado que ha sido preparado para el servicio de UNATCO. Si bien el hermano de JC, Paul, ya es un agente activo, JC está comenzando su primer día de servicio cuando las Fuerzas Nacionales Secesionistas (NSF) asaltan repentinamente un suministro de Ambrosia en la sede de UNATCO.
Deus Ex es un juego ciberpunk oscuro que combina estilos de juego de disparos en primera persona y juegos de rol, con elementos de sigilo y resolución de acertijos. El jugador asume el papel de JC Denton, agente antiterrorista de UNATCO. Enfrentado a una elaborada conspiración global, debe interactuar con personajes, recoger armas y completar objetivos. Si bien JC está esencialmente fijo dentro del marco de la misión del juego, se puede personalizar en áreas como armas, habilidades técnicas y destreza física. Completar los objetivos recompensa al jugador con puntos de habilidad, que pueden distribuirse para aumentar las competencias de JC en once disciplinas diferentes. El jugador puede optar por aumentar el daño que JC inflige con varios tipos de armas, mejorar sus habilidades para abrir cerraduras o piratear computadoras, etc. Cada disciplina tiene cuatro niveles de competencia.
Otra forma de personalizar a JC es aplicando nanoaumentos a su cuerpo. Estos implantes cibernéticos otorgan al héroe habilidades sobrehumanas y pueden instalarse en diferentes partes del cuerpo, hasta nueve al mismo tiempo. Junto con los beneficios relacionados con el combate, los nanoaumentos también otorgan habilidades a JC que se pueden usar para superar ciertos obstáculos dentro del mundo del juego. Ejemplos de ellos son saltar a alturas extremas, nadar, levantar objetos pesados, etc. Las armas también se pueden personalizar: se puede aumentar su alcance, precisión y tamaño de cargador, y se pueden mejorar agregando visores, silenciadores o miras láser. a ellos
El juego lleva a JC a varios lugares alrededor del mundo. Las ciudades que visita, así como la mayoría de las áreas de misión, son amplias y bastante abiertas para adaptarse a diferentes enfoques para resolver los mismos problemas, según el estilo de juego preferido del jugador. La mayoría de las misiones se pueden abordar de varias maneras, p. con fuerza bruta, sigilo o uso extensivo de habilidades para forzar cerraduras y piratería informática. En ciertos puntos, el curso de la historia también puede verse influenciado por las decisiones tomadas por el jugador. De manera similar a los juegos System Shock, el entorno es en gran parte interactivo, el jugador puede recoger, usar y descartar varios tipos de objetos.