Ang Need for Speed: Nitro ay naghahatid ng arcade-style street racing kung saan nakikipagkumpitensya ang mga manlalaro sa mga event upang pataasin ang kanilang reputasyon. Ang pangunahing layunin ay manalo sa mga karera, kumpletuhin ang mga hamon, at iwasan ang pulisya upang mag-unlock ng mga bagong track at performance upgrades.
Isang natatanging nitro system ang nagbibigay gantimpala sa agresibong pagmamaneho: ang pag-drift, pag-draft, at pagsasagawa ng mga stunt ay pumupuno sa nitro gauge para sa malalakas na speed boost. Hinihikayat nito ang patuloy na paggalaw at tumpak na pag-navigate sa masikip na urban courses.
Nagtatampok ang laro ng magkakaibang lineup ng mga lisensyadong sasakyan, mula sa mga tuner hanggang sa mga exotic supercar. Kasama sa mga mode ang circuit races, drag events, at elimination challenges na itinakda sa mga pandaigdigang lokasyon, na may makulay at naka-istilong visual style na naiiba sa mga makatotohanang entry ng serye.
Bilang isang Nintendo DS exclusive, ginagamit ng Need for Speed: Nitro ang dual screens para sa race stats at track maps. Ang accessible physics model nito ay iniakma sa hardware habang pinapanatili ang high-octane intensity ng Need for Speed series.