Nakon Čikaga, San Francisko postaje sledeći grad koji uvodi ctOS (Centralni Operativni Sistem) sistem za nadgledanje koji povezuje svakog i sve. Igra ima novog glavnog lika Marcus-a Holloway-a, mladog inteligentnog hakera iz Oklanda, Kalifornija. Jos kao detetu napredni ctOS sistem 2.0 mu je smestio zločin koji nije počinio povezavši njegove lične podatke sa zločinom. Shvativši da sistem čini loše stvari nevinim stanovnicima San Franciska on odlučuje da se udruži sa hakerskom grupom po imenu DedSec kako bi srušili gradski ctOS 2.0 i Blume-a njegovog kreatora.

Slično svom prethodniku WD2 je akciona avantura sa stealth elementima. Igra se u trećem licu u otvorenom svetu smestenom u fiktivnu verziju San Franciska koju igrači mogu istraživati. Grad se sastoji od šest različitih zona: Downtown, Civic, Coast, Oakland, Marin, i Silicon Valley, svaka sa različitim karakteristikama i izgledom. Okolina je dva puta veća u odnosu na onu iz originala. Igrači se kroz grad mogu kretati peške ili različitim vozilima poput kola, kamiona, motora i brodova a takođe mogu i pucati u toku vožnje. Marcus ima napredne akrobatske sposobnosti koje mu pomažu u krstarenju gradom i izbegavanju prepreka.

Igrači mogu pristupiti igri na različite načine- agresivno i poraziti neprijatelje oružjem ili koristiti stealth pristup i napasti iz zasede ili paralisati neprijatelje Markusovim tejzerom. Igra ima unapređen hakerski sistem tako da Marcus moze izmeniti podatke likova (NPC) kako bi bili uhapšeni, hakovati i upravljati svakim mobilnim telefonom u igri, ometati saobraćaj hakovanjem kola i semafora i sprovesti "masovni hakerski napad" odnosno hakovati električne uredjaje velike grupe ljudi. Kada igrač hakuje u vozilo, perspektiva mu se menja u onu koju ima iz vozila dozvoljavajući mu direktnu kontrolu nad njim. Igrač takođe može koristiti i auto na daljinsko upravljanje i dron koji mogu biti korišćeni za hakovanje na daljinu i nadgledanje kao i RC Jumper. Items-i u igri su podeljeni u tri kategorije: Stealth, Aggressor i Trickster. Ima nekoliko osnovnih misija i sporednih "operacija" čije uspešno završavanje povećava broj Marcus-ovih sledbenika što će pomoći igračima da postignu svoj konačni cilj.