Bolt está basado en la película animada del mismo nombre. Está protagonizada por el perro Bolt, que interpreta a un perro con superpoderes en un programa de televisión, y su dueña Penny. Sin embargo, la película no sigue la historia de la película (Bolt comienza a creer que sus superpoderes son reales), sino que se desarrolla completamente dentro de la serie de televisión ficticia. La trama trata sobre rescatar al padre de Penny que fue secuestrado por el malvado Dr. Calisto.
Mientras juegas las 25 misiones, el control cambia regularmente entre Bolt y Penny. Las secciones de Bolt se centran en el combate cuerpo a cuerpo: Bolt usa superpoderes (limitados por una barra de energía) y ataques regulares mientras lucha contra múltiples enemigos a la vez.
Las misiones de Penny se dividen entre plataformas y segmentos de sigilo. Durante los niveles de plataforma lineal, Penny salta huecos y usa su Wheelbar (un poste con ruedas en ambos extremos que se usa para sujetarse a ciertas repisas). Cuando está atascado, el jugador puede activar la visión mejorada de Penny, que muestra dónde se debe usar la barra de ruedas. Durante el sigilo, el objetivo es llegar a ciertos puntos sin ser visto. Los guardias pueden ser eliminados instantáneamente con un ataque sigiloso desde atrás (la visión mejorada ayuda al mostrar el cono de visión de los guardias) o, si atrapan a Penny, resolviendo un evento de tiempo rápido. A veces, Penny también tiene que piratear ordenadores con un minijuego (que también se puede iniciar por separado desde el menú principal): controla una sonda y dispara a otros drones. Los controles utilizan el conocido estilo dual-stick-shooter.