EARTH DEFENSE FORCE: WORLD BROTHERS кардинально меняет визуальный стиль серии. В этой игре используется воксельная графика, создающая уникальный «кубический» мир. Такой дизайн даже имеет сюжетное обоснование: события разворачиваются в параллельной вселенной, где всё состоит из блоков. Квадратная планета раскололась на фрагменты и стала мишенью для гигантских инопланетных насекомых. Задача специального отряда — дать им отпор и восстановить порядок. Повествование выдержано в лёгком, юмористическом ключе.
Это динамичный шутер от третьего лица. В игре EARTH DEFENSE FORCE: WORLD BROTHERS доступны как одиночное прохождение, так и сетевой кооператив. В сольном режиме игрок формирует отряд из четырёх бойцов, которых сначала необходимо спасти. Всего доступно 100 уникальных персонажей с особыми навыками — например, полётом или уклонением. Среди них встречаются герои из предыдущих частей франшизы. Между членами отряда можно мгновенно переключаться. Некоторые виды оружия, враги и техника также заимствованы из ранних игр серии. В сетевом коопе одновременно могут участвовать до четырёх игроков, причём каждый управляет своим мини-отрядом. Также реализована возможность совместной игры на одном экране с разделением на два окна.
Кампания включает 60 миссий. Задачи варьируются от уничтожения пришельцев и их гнёзд до схваток с мощными боссами. Окружение во многих случаях можно разрушать. По сравнению с прошлыми тайтлами франшизы, сложность боёв в этой игре заметно снижена. На каждом уровне встречаются три персонажа, нуждающихся в спасении. После освобождения они пополняют ряды отряда. Если повторно пройти миссию и снова найти этих же бойцов, их характеристики улучшатся.