Monster Lab spielt in der unheimlichen Welt des Uncanny Valley, wo der böse Baron Mharti mit harter Hand regiert. Der Spieler schlüpft in die Rolle eines Lehrlingswissenschaftlers, der eine Vielzahl komplexer Experimente durchführen muss, um sein ganz eigenes Monster aus über 100 Millionen möglichen Monsterteil-Variationen zu erschaffen.

Indem der Spieler die Kontrolle über sein Monster übernimmt, kann er das Land erkunden, nach Zutaten suchen, um weitere Monsterteile herzustellen, andere Monster jagen, um sie im Kampf zu besiegen, Quests entdecken, die er antreten kann, oder einfach an den zahlreichen verfügbaren Minispielen teilnehmen.