Das Thema hinter dem Spiel erinnert sofort an Filme wie z.B. Independence Day oder Mars Attacks!. Außerirdische greifen Städte auf der Erde an und es ist die Aufgabe des Spielers deren Verteidigung zu organisieren und die Invasoren zurück zu schlagen. Dabei gibt es aber kein Gegeneinander oder ein Miteinander, denn Under Falling Skies ist ein lupenreines Solo-Spiel.
Aus sieben Platten wird vor dem Spiel der in drei Zonen unterteilte Spielplan zusammengefügt. Vier für den Bereich Himmel, eine für die Stadt und noch mal zwei für die Verteidigungsanlagen im Untergrund. Leider werden die Platten einfach nur lose aneinandergelegt und sind nicht miteinander verzahnt. Dadurch können sie manchmal verrutschen. Alle Spielplanplatten sind doppelseitig bedruckt. Die Himmelsplatten haben eine einfache und eine schwierigere Seite, die Stadt eine Normale und eine etwas Hilfreichere und die Seitenwahl der Untergrund-Basis hängt von den Vorgaben der ausgewählten Stadt ab. Über dem Spielplan thront das Alien-Mutterschiff, in jedem seiner fünf Schächte ein startbereiter Jäger. Nun müssen nur noch die Marker für verfügbare Energie, Alien-Forschung und den Zustand der Basis, sowie des Tunnelbohrer auf die entsprechend gekennzeichnet Start-Felder gesetzt werden und dann kann es schon losgehen.
Eine Partie läuft rundenweise ab und zwar solange, bis entweder der Spieler das Endfeld der Alien-Forschungs-Leiste erreicht und somit gewonnen oder aber die Verteidigungsbasis der Stadt den maximalen Schaden erlitten hat bzw. das Mutterschiff der Aliens der Erde so nahe gekommen ist, dass auch damit die Partie verloren wurde. Jede der einzelnen Runden ist immer in drei Phasen unterteilt, die nacheinander ausgeführt werden: Würfel-Phase, Raum-Phase und Mutterschiff-Phase.
In der ersten Phase werden die fünf zur Verfügung stehenden Würfel geworfen und anschließend auf bereits ausgebohrten Räumen der Verteidigungsbasis eingesetzt. Dabei gibt es allerdings einiges an Regeln zu beachten. Wird einer der beiden weißen Würfel eingesetzt, müssen alle anderen, noch nicht Eingesetzten neu gewürfelt werden. Zudem darf immer nur ein Würfel in jeder der fünf Spalten eingesetzt werden. Beim einsetzen müssen zudem alle Alien-Jäger um die entsprechende Augenzahl in Richtung Stadt versetzt werden. Kommt dadurch ein Jäger auf der Stadt-Platte an, verursacht er Schaden an dieser und kehrt zum Mutterschiff zurück, um eventuell in der nächsten Runde erneut zu starten. Zusätzlich gibt es einige Symbole im Himmelsbereich des Spielplans durch die bestimmte Effekte ausgelöst werden, falls ein Alien-Jäger auf ihnen zum stehen kommt.
In der Raum-Phase werden die Effekte derjenigen Räume ausgeführt, auf die in der vorherigen Phase die Würfel eingesetzt wurden. Die Nutzung der meisten Räume kostet Energie, die wiederum erst einmal erzeugt werden muss. Im Basis-Spiel gibt es vier verschiedene Raumarten: Luftabwehr-Räume, Energie-Räume, Forschungs-Räume und Räume für Kampfflugzeuge. Im Spiel für Fortgeschrittene kommen noch Roboter-Räume dazu. Jede dieser Raum-Arten hat einen bestimmten Effekt. Luftabwehrräume verringern die Bewegung der Alien-Jäger, Energie-Räume erzeugen logischerweise Energie, Forschungsräume die zum Sieg notwendigen Forschungspunkte und Luftabwehr-Räume zerstören Alien-Jäger auf Explosionsfeldern. Roboter-Räume produzieren blaue Roboter-Würfel. Weitere Unterschiede wie unterschiedliche Energie-Kosten bzw. Boni oder Mali auf das Würfelergebnis hängen von der jeweiligen Basis-Platte ab. Durch den Tunnelbohrer können während der einzelnen Spielrunden weitere Räume zugänglich gemacht werden. Viele davon sind deutlich effektiver als die schon zu Beginn der Partie vorhandenen. Die Effekte der eingesetzten Würfel können in beliebiger Reihenfolge abgehandelt werden.
Sind alle Effekte abgehandelt und die Würfel wieder entfernt, startet die dritte und letzte Phase der Runde, die Mutterschiffphase. Hierbei bewegt sich zuerst das Alien-Mutterschiff auf dem Spielplan um eine Zeile in Richtung Stadt und sammelt dabei alle Jäger ein, die auf dieser Zeile stehen. Danach wird das dieser Zeile zugehörige negative Ereignis ausgeführt, wie z.B. zusätzlicher Schaden an der Basis oder Verlust eines Forschungsschrittes. Zu guter Letzt werden Alienjäger, die sich wieder auf dem Mutterschiff befinden wieder für ihren Start vorbereitet, falls es dort freie Startschächte gibt.
Die Runden werden solange wiederholt, bis der Spieler das Ende der Forschungsleiste erreicht und somit gewonnen hat. Erleidet die Basis allerdings vorher einen irreparablen Schaden oder kommt das Alien-Mutterschiff der Erde zu nahe, verliert der Spieler die Partie.