至于玩家的游玩体验方面，《尼尔：机械纪元》就更加的特立独行了。像是刻意而为的无自动存档的玩法设置，难以理解的立体式卫星地图，甚至血条、伤害数值显示等基本功能都要占据一定的芯片插槽。种种反向设计就像是故意与玩家为敌，就连游戏的UI菜单也选择了少见的单调深棕色作背景色，让原本就十分压抑的游戏氛围变得更加令人不安。不过，也只有从绝境中解脱之后，人们才会在故事的结局发现，这个世界竟是如此美丽……
（国际标准色彩组织定义的“最丑陋的颜色”）
本作的故事背景设置于1万年后的遥远未来，彼时的地球早已被外星生物派遣的机械生命体所占领，人类曾生活过的住所也被水流风沙所掩没，化作了一片片废墟，整个地表都变成了巨型野生动物们的乐园。退守月球的剩余人类则将希望寄托于人造人的精锐力量——寄叶部队之上。以守护人类为至高、唯一的目的，无数的人造人个体在夺还地球的作战中战至最后一刻，她们的学习数据将会被同步至新的身体，并投入下一波的战斗。游戏的帷幕，便在2B与9S的相识下缓缓拉开。
在与机械生命抗争的过程中，玩家将认识许多性格各异的新角色，像是在夹缝中艰难求生的反抗军、切断网络，崇尚和平的帕斯卡村长，还有来自前作、默默守护地球的艾米尔与波波露，迪波露双子。随着角色间关系的不断深入，人造人本不应拥有的情感逐渐涌入了他们的核心中，2B与9S也结下了无法断绝的牵绊，甚至就连一向被视为宿敌的机械生物，也开始展现出与人类习性相似的一面。剧情中的种种不和谐之处，都无意间预示着游戏的悲情内核。
