In Despicable Me: The Game – Minion Mayhem nemen spelers de leiding over Gru's Minion-werknemers. Het doel is om deze gele helpers door laboratorium- en suburbane omgevingen te leiden om Gru's nieuwste plannen te ondersteunen.
De gameplay draait om Minion-gebaseerde mechanieken, waarbij strategisch gebruik van verschillende Minion-types nodig is om omgevingshindernissen te overwinnen. Spelers wijzen taken toe en coördineren bewegingen om puzzels in diverse levels op te lossen.
De game bevat minigames en uitdagingen die gebruikmaken van de Nintendo DS-stylus voor directe interactie. Spelers manipuleren objecten en maken paden vrij om door de verhaalstadia te vorderen.