Grow Sky to gra o budowaniu silniczka, zarówno pod względem mechanik, jak i tematyki. Gracze rywalizują o tytuł najlepszego kapitana latającego statku, rozwijając własne maszyny i przemierzając podniebne szlaki. W każdej rundzie gracze rzucają kośćmi, a następnie wybierają je w drafcie, aby określić działania swojego statku. Kości pozwalają wykonywać różne akcje, takie jak loty w celu zdobywania zasobów i medali, rozwijanie statku z myślą o jeszcze skuteczniejszych akcjach w kolejnych rundach czy przejście w stan gotowości, który zapewnia dodatkowe zasoby.
Poszczególne elementy gry wykorzystują zróżnicowane mechaniki. Rozbudowa maszynowni opiera się na układaniu elementów w stylu polyomino, natomiast trasa lotu każdego gracza wykorzystuje rozwijalne koło akcji (rondel), oferujące coraz większe możliwości.
W trakcie rozgrywki gracze zdobywają medale oraz realizują dwa rodzaje misji. Misje tras nagradzają wyłącznie pierwszego gracza, któremu uda się je ukończyć, natomiast misje celów punktują wszystkich uczestników zgodnie z kolejnością ich wykonania. Wyzwania mogą dotyczyć między innymi zgromadzenia określonych zasobów lub odpowiedniego rozmieszczenia elementów w maszynowni.
Gra kończy się, gdy któryś z graczy zdobędzie co najmniej 15 medali lub całkowicie zapełni swoją maszynownię. Po rozegraniu ostatniej rundy zwycięża osoba, która zgromadzi najwięcej medali.