Die zweidimensionalen Episoden sind Actionspiele, in die Elemente aus Jump-’n’-Run- und Adventurespielen eingeflossen sind; die dreidimensionalen Episoden verfügen zusätzlich noch über einige Einflüsse von Ego-Shootern.

Das grundlegende Spielprinzip wird in den Hauptvertretern der Saga beibehalten: Der Spieler schlüpft in die Rolle der weiblichen Spielfigur Samus Aran und erforscht eine große zusammenhängende Spielwelt. Dabei müssen in der Regel Rätsel und Geschicklichkeitsaufgaben gelöst sowie Gegenstände gesammelt werden, die sich gegenseitig zum Spielfortschritt bedingen. Hierbei gilt es mitunter, in frühere Spielabschnitte zurückzukehren, um neue Areale zu erschließen und wichtige Ausrüstungsteile auffinden zu können, die zuvor nicht erreichbar waren. Der Rätselcharakter der Reihe basiert also auch auf dem Zurückschließen, wo die neuen Fähigkeiten von Nutzen sein könnten, sowie die Spielwelt zu diesem Zweck genau zu erforschen und gemäß der derzeitigen Handlungsmöglichkeiten zu interpretieren.

Ein weiteres Spielelement ist die Bekämpfung feindlicher Lebensformen, wobei die Endgegner und auch manche der Standardgegner eine bestimmte Strategie und einen bestimmten Einsatz der erworbenen Fähigkeiten erfordern, um diese effektiver oder überhaupt besiegen zu können.

Samus Aran trägt einen Schutzanzug mit einer Feuerwaffe am rechten Arm, der modular aufgebaut ist und während des Spiels durch weitere Ausrüstungsgegenstände erweitert werden kann. Ein für die Reihe charakteristischer Bestandteil ist der Morph Ball oder Morphing Ball, der es der Spielfigur ermöglicht, sich zu einer Kugel zusammenzurollen und auf diese Weise enge Passagen zu durchqueren. In der NES-Version wird der Morph Ball noch als Maru Mari, japanisch für „Eine runde Form eingehen“, bezeichnet. Als Morph Ball können auch kleine, leicht zeitverzögert explodierende Bomben gelegt werden, mit deren Hilfe es dem Spieler auch ermöglicht wird, sich in Ballform ein Stück in die Höhe katapultieren zu lassen. Durch geschicktes Platzieren der Bomben und abhängig vom Spiel sind drei bzw. vier Bomben gleichzeitig möglich, wodurch größere Höhen erreicht werden können.

Je mehr Geheimnisse, etwa in Form von für den Spielfortschritt sekundären Munitionserweiterungen, man im Spielverlauf findet, umso wahrscheinlicher erhält man eine Belohnung am Ende des Spieles, z. B. ein erweitertes Ende oder Bonus-Features. In früheren Teilen – etwa in Metroid (NES) – war hierzu noch die möglichst kurze Spielzeit ausschlaggebend.

Die drei ersten Titel Metroid, Metroid 2: Return of Samus und Super Metroid sowie die beiden Gameboy-Advance-Spiele Metroid Fusion und Metroid: Zero Mission sind klassische 2D-Side-Scroller, bei dem man das Spielgeschehen von der Seite betrachtet. Dabei wird die Spielwelt in Räume unterteilt, die durch aufschießbare Schleusen voneinander getrennt werden. Metroid Prime ist der erste Titel der Reihe, der in einer 3D-Umgebung spielt, die der Spieler aus einer Ego-Perspektive wahrnimmt. Dem gleichen Prinzip folgte der zweite Teil der Metroid-Prime-Trilogie Metroid Prime 2: Echoes, wobei hier die Spielwelt zusätzlich durch eine dunkle Parallelwelt ergänzt wurde, sodass manche Spielelemente auf der Verknüpfung zwischen diesen beiden Spieldimensionen fußen. Für Nintendo Wii erschien am 26. Oktober 2007 mit Metroid Prime 3: Corruption der Abschluss der Trilogie, der zumindest oberflächlich mit der Tradition brach, eine einzige Spielwelt erforschen zu müssen, da hier mehrere Planeten und Raumareale per Schiff bereist werden können, prinzipiell ist der logische Aufbau dennoch identisch. Metroid Prime Hunters schließlich, welches für den Nintendo DS erschien, weist zu Gunsten eines actionreichen Ego-Shooter-Spielprinzips den bislang geringsten Adventure-Anteil aller Metroid-Spiele auf, die hinreichend mit dem Ur-Prinzip vergleichbar sind. Es wird nicht als Vertreter der Metroid-Prime-Reihe im engeren Sinne geführt.

Samus Aran ist ein Mensch und wurde auf der Erdenkolonie K-2L geboren, welche von Space Pirates (Weltraumpiraten) angegriffen wurde, während sie noch ein Kind war. Als einzige Überlebende wurde sie von der hochentwickelten Rasse der vogelähnlichen Chozo aufgenommen und auf dem Planeten Zebes aufgezogen. Ihr wurde Chozo-Blut injiziert und die Chozo bauten und schenkten ihr einen Schutzanzug, den sogenannten Power Suit. Zunächst arbeitet Samus Aran als Mitglied einer Einheit der Galaktischen Föderation, doch durch einen Zwischenfall verließ sie die Einheit. Seitdem arbeitet sie als Kopfgeldjägerin. Samus Aran wird von den Weltraumpiraten „die Jägerin“ genannt, da sie diese mit großem Erfolg aufspürt und vernichtet. Samus war das einzige Kind bzw Mensch auf dem Planeten Zebes.

Am Ende der meisten Spiele sieht man Samus häufig in einem blauen Anzug, dem sogenannten Zero Suit. Sie hat einen leicht muskulösen, schlanken, weiblich proportionierten Körper, blaue Augen und blonde Haare. Im Wii-Spiel Super Smash Bros. Brawl kann sie im Zero Suit als Spielfigur angewählt werden.

Die Chozo sind hochentwickelte, vogelähnliche Lebensformen, die über Technologien verfügen, mit denen sie sich im gesamten Universum verbreitet haben. Die Chozo entschlossen sich, aufgrund ihrer hohen Intelligenz und Technologie nur noch zu beobachten anstatt direkt in das Geschehen der „niederen“ Wesen einzugreifen, da sie merkten, dass sie trotz ihres Fortschritts keine Entdeckungen mehr machen konnten und alles entwickelt hatten.

In Metroid Prime Corruption gelangt man auf den Planeten 'Elysia'. In einigen von Chozo gebauten Robotern erhält man Berichte über die einst dort lebenden Chozo. Später zogen sie auf den Planeten Tallon IV um und errichteten dort große Bauten. Sie wandten sich von ihrer technologischen Macht ab, da sie befürchteten, sich zu sehr von den Naturgeistern und ihren Ahnen abzuwenden. Ihre weitere Geschichte ist unbekannt, es scheint als wären sie alle ausgelöscht worden, nachdem ein Meteor auf Tallon IV einschlug welcher das Metroid Prime, sowie die tödliche Mutagensubstanz Phazon enthielt. Allerdings finden sich auf Tallon IV noch einige alte Inschriften die in ihre Vergangenheit Einblick gewähren. Weitere Orte, den die Chozo ihr Zuhause nannten war der Planet SR388 aus Metroid 2: Return of Samus und Metroid Fusion und der Planet Zebes aus Super Metroid und Metroid Zero Mission.

Die Chozo trafen auch andere intelligente Spezies wie die Luminoth aus Metroid Prime 2 und die Reptilianer aus Metroid Prime 3 mit welchen sie auch ihr Wissen teilten.

Die Chozo schufen die Metroids auf dem Planeten SR388 um sich vor den X-Parasiten zu schützen. Diese erfüllten ihre Aufgabe als Jäger der X, aber richteten sich auch gegen ihre Schöpfer, was zum Untergang der auf SR388 existierenden Zivilisation führte.

Metroids sind parasitäre Lebewesen, die ihrem Wirt auf ungeklärte Art Energie entziehen. Sie schweben durch die Luft und sind fast ausnahmslos kälteempfindlich, andere Waffensysteme können ihnen recht wenig anhaben. Sie bestehen aus einem massiven Kern, ummantelt von einer Plasmaartigen Hülle und an der Unterseite haben sie vier große Zähne.

Die Metroids, welche man in den meisten Teilen der Serie zu Gesicht bekommt, sind eigentlich nur die Larven dieser Spezies. Sobald ein Metroid genügend Energie aufgesaugt hat, verwandelt er sich in die nächste Stufe, das Alpha-Metroid, dann entwickelt er sich zum Gamma-, anschließend zum Zeta- und zum Omega-Metroid, bis er schließlich zu einer „Metroid-Queen“ wird. Diese Art der Evolution scheint jedoch nur unter bestimmten Umweltbedingungen möglich zu sein, welche eben auf SR388 zutreffen. Es gelingt den Weltraumpiraten einige Metroids einzufangen und zu Forschungsversuchen zu missbrauchen. Einige Exemplare wurden zum Planeten Tallon IV verschleppt, wo sie durch Phazon-Einstrahlung zu einer völlig neuen Gattung kam; dem Tallon Metroid. Dieser Metroid ist wesentlich anfälliger gegenüber Waffensystemen, lässt er sich doch auch mit hochtemperierten, oder energetischen Schüssen zerstören. In den Verhaltensweisen und dem Aussehen hat sich jedoch nahezu gar nichts geändert. Durch weitere verschiedene Phazon-Experimente entwickeln sich die Tallon Metroids zu noch effizienteren Tötungsmaschinen. Bekannt sind zum einen der Jagd Metroid, welcher vom Erscheinungsbild her etwas lang gezogen ist, und seiner Beute mithilfe eines langen Tentakels Lebensenergie aussaugt, zum Anderen der Spalt Metroid, welcher sich durch Zellteilung vermehrt. Unerklärlicherweise sind Spalt Metroids gegen die meisten Waffen unempfindlich. Ihre äußere Schutzmembran weist jedoch meist eine Schwäche gegen bestimmte Beamwaffen auf, welche an der Färbung erkennbar wird. So sind gelb gefärbte Spalt Metroids beispielsweise gegen den Power Beam empfindlich, rot gefärbte gegen den Plasma Beam. Alle tallonischen Metroid-Arten haben jedoch eine Schwäche gegen Powerbomben, welche ihre Zellstruktur sofort auflösen. Auch die „Ing“ haben die Metroids kennengelernt und mit ihren Fähigkeiten die dunklen Tallon-Metroids erschaffen. Mit dem Neuartigen Lebewesen wurde es möglich, dass Metroids auf der dunklen Oberfläche des Dunklen Aethers überleben konnten.

Samus Aran gelingt es, fast alle Metroids im zweiten Teil der Metroid-Spielreihe auszulöschen, jedoch sieht ein Baby-Metroid sie als ihre Mutter an, deswegen nimmt Samus es bei sich auf. Bei der Zerstörung des Baby-Metroids durch Mother Brain (Super Metroid für SNES), landen einige Reste auf Samus Anzug. Eine kleine Gruppe Forscher, der Galaktischen Föderation, sehen diese Überreste als Chance eine übermächtige Biowaffe aus den Metroids zu entwickeln. Kurz darauf wird aus dem genetisch veränderten Überresten eine neue Metroid-Art gezüchtet, welche nun Immun gegen Kälte sein soll. Diese Immunität, setzt aber erst in einem späteren Reifegrad ein, da es am Anfang noch möglich ist, die Baby-Metroids einzufrieren. Diese Art wird aber schnell wieder ausgelöscht (Metroid Other M).

Die Weltraumpiraten oder Space Pirates werden von einem Kommando angeführt, dessen Stützpunkt unbekannt ist. Mother Brain, das von den Chozo erschaffen wurde, dient als Überwachungssystem auf dem Planeten Zebes, bekannt aus Metroid, Super Metroid und Metroid Zero Mission. Die Weltraumpiraten sind insektenähnliche, hochintelligente Wesen, die die Herrschaft über das Universum anstreben und denen dafür jedes Mittel recht ist. Den Beweis dafür findet man in Metroid Prime wo sie mit dem sehr instabilen Mutagen Phazon experimentieren. Nach einigen Niederlagen gegen Samus Aran, erkannten die Space Pirates, dass ihre Waffen denen der Jägerin weit unterlegen waren. Daher versuchten sie die Waffensysteme der Chozo nachzuahmen. In Metroid Prime kann man z. B. auch lesen, wie sie versuchten, den Morph Ball von Samus nachzubauen. Es gibt jedoch auch geglückte Experimente, wie die Beam Troopers, Weltraumpiraten, welche z. B. gegen bestimmte Beamwaffen immun sind. Auf dem Planeten Zebes trifft man auch auf Ridley, der einem Flugsaurier ähnelt, und Kraid, der vom Aussehen an Godzilla erinnert. Ridley ist der Anführer der zebesianischen Space Pirates. Zudem ist er wie auch Kraid perfekt für den Kampf geeignet. Die beiden Kreaturen werden auch verwendet, um Tourian, den Sektor des Mother Brains abzuriegeln. Sie versuchen immer wieder Samus zu töten.

In Metroid Prime 3 erfährt man, dass sich die Heimatwelt der Piraten in einem unbekannten Sonnensystem weit hinter Elysia befindet. Auf dem Planeten regnet es ständig Säure, gegen welche nur die Piraten immun sind. Samus selbst benötigt erst den Hazard-Shield um den gesamten Planeten erkunden zu können. Hier trifft man auf die meisten Piraten im Spiel und auf viele unterschiedliche Varianten, viele davon sind durch Phazon mutiert.

Diese amöboid wirkende Lebensform bewohnt den Planeten SR388 und spielt in Metroid Fusion eine Hauptrolle. Das Besondere an den X ist ihre Fähigkeit, die DNS aller befallenen Lebewesen kopieren und ihre Form samt ihren Fähigkeiten imitieren zu können. Nachdem Samus Aran in Metroid II – Return of Samus im Auftrag der Galaktischen Föderation den gesamten Bestand an Metroids auf SR388 ausgelöscht hatte, kollabierte das gesamte Ökosystem des Planeten, da sich die X-Parasiten infolge der Ausrottung ihrer „natürlichen“ Feinde widerstandslos vermehren konnten. Als die „GF“ (Galaktische Föderation) einen Trupp unter dem Kommando von Samus auf SR388 entsandte, wurde die Kopfgeldjägerin von einem der X angegriffen und infiziert. Die GF brachte Proben dieser Parasiten auf ihr Forschungslabor im Orbit des Planeten, wo die X allerdings kurze Zeit später ausbrachen und nicht nur das gesamte Personal infizierten, sondern auch alle anderen Lebewesen, die die GF vom langsam zugrunde gehenden SR388 auf ihre Station gebracht hatte, scheinbar mit dem Ziel, den Planeten neu zu bevölkern, nachdem das Metroid-Problem beseitigt war. Da Samus bei der Operation, die nach ihrer Infizierung mit dem X an ihr vorgenommen worden war, mit Metroid-Zellen geimpft wurde und somit immun gegen die X (im Spiel dienen die normalen X als Energie- und Munitionsspender) war, wurde sie auf die Forschungsstation gesandt, wo sie es allerdings auch mit mutierten und weiterentwickelten Formen des X-Parasiten zu tun bekommt. Der gefährlichste unter ihnen ist das SA-X. Nach Samus' Infizierung mit dem X konnte sie zwar gerettet werden, ihr Varia Suit allerdings war schon zu sehr verseucht; er wurde auf die Forschungsstation im Orbit von SR388 zur Untersuchung gebracht. Der X-Parasit im Suit hatte allerdings Samus' DNS kopiert, wodurch der Suit ein Eigenleben entwickelte und fortan die gesamte Station nach Samus und Metroids absuchte. Das SA-X besaß neben dem fortschrittlichen Varia Suit auch alle weiterentwickelten Waffen, darunter auch den Plasma-, Wave-, Ice- und den Wide-Beam (wobei das SA-X den Wide-Beam nur in der europäischen Version von Metroid Fusion besitzt), Supermissiles und Power-Bomben, was ihn zu einem gefährlichen Gegner macht, dem Samus erst gegen Ende ihres Abenteuers auf der Forschungsstation etwas entgegenzusetzen hat. Da die X sich schnell vermehren, wie man im Laufe des Spiels erfährt, besiegt Samus nur einen der ca. 10 an Bord befindlichen SA-X selbst. Schlussendlich konnte dieser SA-X aber erst von einem Omega Metroid komplett vernichtet werden. Während sich Samus dem Omega Metroid stellt, läuft bereits eine Selbstzerstörungs-Sequenz, die Samus selbst zuvor aktiviert hat, um sich des X-Problems zu entledigen. Letztendlich besiegt sie noch rechtzeitig den Omega Metroid und flieht von Bord. Die Station kollidierte anschließend mit SR388, explodierte und vernichtete augenfällig auch den gesamten Planten und somit alle bekannten X-Parasiten.

Die dunkle Samus ist einer der Hauptantagonisten in „Metroid Prime 2: Echoes“ und „Metroid Prime 3: Corruption“. Sie entstand zu Ende der Geschichte von „Metroid Prime“ als Resultat der Verschmelzung von Metroid Prime mit dem Phazon-Suit. Ihr Erscheinungsbild ähnelt daher stark dem von Samus Aran, mit dem Unterschied, dass Dark Samus schwarz ist und aus dem Mutagen Phazon besteht.
In „Metroid Prime 2: Echoes“ strebt die dunkle Samus vorwiegend danach, Phazon zu absorbieren, um auf dem Planeten Aether zu überleben; der dritte Teil fokussiert sich dann gänzlich um die dunkle Samus und die Weltraumpiraten, die das Phazon in der Galaxis verbreiten wollen und Planeten und Jäger damit infizieren, darunter auch Samus Aran. Diese kann die dunkle Samus letztendlich besiegen und alles Phazon zerstören.

Die Galaktische Föderation ist eine Organisation, die sich der Gerechtigkeit in ihrer Galaxie gewidmet hat. Sie versuchen durchzusetzen, dass die Regeln eingehalten werden. Besonders im Umgang mit Metroids sind sie daran interessiert, die Pläne der Weltraumpiraten zu vereiteln; allerdings sind sie auch so stark an ihrer eigenen Macht zur Sicherheit interessiert, dass sie dafür sogar die Gesetze übertreten. In „Metroid: Other M“ trifft Samus Aran auf verschiedene Charaktere aus ihrer Zeit bei der galaktischen Föderation, insbesondere ihren damaligen Vorgesetzten Adam Malkovich sowie Anthony Higgs.