Project Gotham Racing 4 est un jeu de course d'arcade réalisé avec des graphismes tridimensionnels. Le gameplay est similaire à celui des parties précédentes de la série et implique la participation à des compétitions de course se déroulant sur des pistes spécialisées dans de vraies villes du monde. Project Gotham Racing 4 propose 9 lieux, chacun contenant un certain nombre de circuits : Québec, Las Vegas, Londres, Macao, New York, Nurburgring, Saint-Pétersbourg, Tokyo et Shanghai. Les principales innovations, par rapport aux parties précédentes de la série, étaient la présence de différentes conditions météorologiques (y compris les précipitations et les saisons) et les motos comme véhicules en plus des voitures.