GTA IV utilizza un motore grafico completamente nuovo chiamato RAGE, acronimo di Rockstar Advanced Game Engine, già visto nel gioco Table Tennis.
Il motore fisico del gioco si chiama euphoria ed è stato sviluppato da NaturalMotion.
È stata annunciata la presenza della modalità multigiocatore accessibile dal cellulare di Niko. Dan Houser conferma che non si tratta di un MMO (Massively Multiplayer Online). Gli sviluppatori hanno creato qualcosa di davvero interessante, divertente, progressivo e che si adatta al gioco in single-player.
Dopo un primo caricamento iniziale il gioco non subirà altri caricamenti, nemmeno nei passaggi tra interni ed esterni e viceversa.
La fisica è stata completamente rivista, adesso tutto può causare un qualcosa, le variazioni del terreno stesse causeranno dei cambiamenti nel tipo di camminata. I movimenti dei personaggi, di Bellic in particolare, sono differenti a seconda della camminata, ma tutti restano veramente fluidi tanto da essere sbalorditivi.
Niko può nuotare, trovare copertura con qualsiasi oggetto durante le sparatorie, sparare alla cieca mentre è al riparo, arrampicarsi sui pali del telefono e sulle scalette antincendio degli edifici.
La personalizzazione del personaggio non sarà uguale a quella di San Andreas, infatti non sarà possibile modificare l'aspetto fisico di Niko (acconciature, muscoli, grasso) ma sarà possibile cambiare abbigliamento.
Se Niko tira fuori un'arma in pubblico, ci saranno diverse reazioni da parte dei pedoni.
Niko interagisce con i pedoni - per esempio, spingendoli se si mettono davanti al suo cammino.
Potrai utilizzare il cellulare in tuo possesso per chiamare i tuoi contatti. Lo schermo LCD ha opzioni per Rubrica, Messaggi, Agenda, Calendario e Fotocamera. La rubrica di Niko contiene numeri telefonici come: City Contact, Docks Friend e Cab Contact (contatto città, amico porto e contatto taxi). Il cellulare permette al giocatore di chiamare i contatti anziché incontrarli di persona, offrendogli quindi più indipendenza. Inoltre dal cellulare è possibile accedere alla modalità multiplayer o ascoltare la radio quando si è a piedi (la musica avrà un suono metallico molto realistico).
Sarà possibile chiamare la polizia, i paramedici e i vigili del fuoco con il cellulare.
Niko può ricevere SMS per ripetere le missioni fallite.
Sarà possibile usare internet (una versione personalizzata da Rockstar) dagli internet cafè.
Si potrà scegliere se usare la mira manuale o quella automatica. Quando si passa alla modalità "mira", la visuale si sposta sopra la spalla di Niko.
Ci saranno diverse animazioni per rubare le auto, una di queste è spaccare il finestrino con il gomito e collegare i cavi del veicolo.
L'energia viene rappresentata da un semi-cerchio verde sul lato sinistro del radar, e un semi-cerchio a destra rappresenta l'armatura. Sarà possibile ripristinare l'energia riposando, utilizzando i kit medici o mangiando - ad esempio si possono comprare degli hot dog nei carretti per strada. Quando si è vicini alla morte, il sangue comparirà sui lati dello schermo che presto perderà colori diventando in bianco e nero.
Il livello di sospetto comprenderà sei stelle come negli altri capitoli della serie. Quando si è ricercati dalla polizia, appariranno dei raggi circolari di colore blu e rosso nella mappa in basso a sinistra e indicano la linea visiva dei poliziotti che stanno cercando Niko. La mappa mostrerà anche la posizione dei poliziotti. Niko deve sfuggire senza farsi vedere e se viene notato in un altro luogo, la ricerca si sposta automaticamente sull'ultima area in cui è stato avvistato.
Il giocatore avrà un'ampia scelta di cose da fare. Si dovrà ancora prendere ordini da altre persone durante le missioni, ma potremo scegliere noi come e con chi passare il tempo, uscire con una o con un'altra persona o andare da un amico che può sempre rimediarci un lavoretto veloce.
Le missioni sono più realistiche, lunghe, differenti e offriranno molteplici conclusioni. Ci saranno inoltre molte attività secondarie.
I progressi di gioco vengono salvati automaticamente al compimento di ogni missione. Ci sono comunque anche diverse case di salvataggio contrassegnate da alcuni puntini sulla mappa, dove sarà possibile salvare in ogni momento.
Nuotare, mangiare, bere, giocare a freccette e a bowling sono solo alcune delle attività possibili in GTA IV, utili per mantenere le relazioni con altri personaggi. Il cellulare viene utilizzato per accedere a queste attività.
Se Niko beve troppo, diventa ubriaco. Quando ciò accade nel radar compare la scritta "Sei ubriaco. La tua visuale è sfocata." e la visuale comincia a scuotersi rendendo la guida molto difficile.
Se Niko porta i suoi amici a bere qualcosa, si attiva automaticamente un divertente minigioco che consiste nel portare a casa l'amico mentre si è ubriachi. Attraverso il motore fisico Euphoria, i personaggi ubriachi compiranno dei movimenti molto realistici e interagiranno tra loro o con l'ambiente circostante (appoggiandosi agli oggetti o ai passanti per reggersi in piedi, inciampando, ecc.). L'inciampare di Niko è un ulteriore prova evidente delle abilità del nuovo motore fisico di Natural Motion. Queste animazioni non sono state preparate o precedentemente sviluppate, semplicemente il motore fisico crea il nuovo movimento reagendo alle forze della fisica e all'ambiente circostante. Per esempio, se i personaggi inciampano, possono sollevarsi appoggiandosi ad oggetti vicini (come le auto parcheggiate o altro).
Puoi passare del tempo con gli amici chiamandoli con il cellulare oppure ricevendo le chiamate da loro. Il giocatore può scegliere se accettare o rifiutare l'invito.
Creare delle amicizie offrirà a Niko qualche vantaggio nel vivere a Liberty City (per esempio Little Jacob lo incontrerà per vendergli le armi, Roman gli permetterà di fare viaggi gratis in taxi, ecc.).
La proporzione tra tempo reale e tempo in gioco è non più "un minuto = un'ora" ma "due minuti = un'ora". I giorni di gioco sono dunque lunghi il doppio rispetto ai passati GTA.
Il sistema di mira è costituito da otto segmenti viola che formano un cerchio sull'obiettivo e che indicano la sua vita - questo segnale comparirà solo bloccando la mira su un obiettivo, non durante la fase di mira libera.
Nei taxi si potrà chiedere al conducente di cambiare stazione radio.
Alcuni punti di copertura sono distruttibili e si disintegrano se colpiti dai proiettili.
I miglioramenti del sistema di mira includono headshots (colpi alla testa), danni in determinate zone del corpo, bloccare la mira su un obiettivo, mira libera e sparare alla cieca.
Se si ripetono le missioni spesso si sentiranno nuovi dialoghi, e questo è uno dei modi a cui GTA IV mira per offrire ai giocatori un'esperienza sempre nuova.
I lanciarazzi e le granate saranno presenti nel gioco.
Arrampicarsi sul camion e oscillare attraverso il tettuccio fino alla parte frontale del veicolo è una delle tante implementazioni del motore fisico di Natural Motion attraverso il corso del gioco.
Il sistema che gestisce il clima in GTA IV non offre anche le stagioni, il che significa niente neve.