A grandes rasgos, Dr. Mario 64 se juega de la misma forma que su predecesor Dr. Mario, lanzando megavitaminas a una jarra llena de virus, así, alienando una combinación de virus y megavitaminas estos desaparecen. Hay tres tipos de virus, el virus rojo (fiebre), el virus azul y el virus amarilllos (extraño), con una megavitamina diseñada para erradicarlos. Incluye las canciones origiales del Dr Mario, Fever and Chill, pero además tiene dos nuevas canciones llamadas Cube y QueQue.
Dr. Mario 64 presenta varios tipos de juegos. El primero, Classic Mode, presenat un diseño y puesta en escena similar al primer Dr Mario. El segundo es el llamado Story Mode, en este, el jugador debe manejar a Wario O Mario para recuperar las megavitaminas perdidas, venciendo a los enemigos que se encuentren por el camino.