Wii Sports est une collection de cinq jeux de sport distincts - tennis, base-ball, bowling, golf et boxe. Les jeux utilisent la télécommande Wii à détection de mouvement pour contrôler les mouvements à l'écran. Le joueur déplace la télécommande de la même manière que dans la vie réelle ; il peut tenir et balancer la télécommande Wii comme un club de golf, une batte de base-ball ou une boule de bowling. Certaines parties du jeu sont contrôlées par l'ordinateur. Au tennis, les mouvements du joueur sont contrôlés par la Wii, et le balancement de la raquette est contrôlé par le joueur. Le base-ball utilise la batte et le lancer, tous les coups de pied étant contrôlés par la Wii.
Les personnages du jeu sont issus de la chaîne Mii, où l'utilisateur peut créer un avatar personnalisé qu'il peut mettre dans les jeux. Wii Sports est le premier jeu Wii à utiliser des Mii. Les Mii sauvegardés sur la Wii seront dans la foule pendant les parties de bowling et comme membres d'une équipe de base-ball. Les personnages non-joueurs du jeu ont également été créés à l'aide de la chaîne Mii.
Après une partie, un joueur se voit attribuer ou retirer des points de compétence en fonction de sa performance par rapport au niveau de compétence de l'ordinateur, bien que certains jeux ne calculent pas de points lors des sessions multijoueurs. Le jeu garde une trace des points en les plaçant sur un graphique, ainsi qu'en augmentant la fréquentation des modes solo Tennis et Boxe. Après avoir obtenu 1000 points de compétence dans un sport, un joueur obtient le niveau "pro", ainsi qu'une nouvelle fonction pour son Mii dans le jeu de bowling et de boxe. Un Mii nouvellement pro recevra un message sur le bureau Wii pour le lui dire. Wii Sports propose également un test d'aptitude qui permet de calculer l'âge d'aptitude d'un joueur (de 20 à 80 ans, 20 étant le meilleur âge possible). Le test utilise les performances du joueur dans trois défis choisis au hasard dans chaque test du mode d'entraînement, et ne peut être effectué qu'une fois par jour par Mii. L'âge d'entraînement prend en compte l'équilibre, la vitesse et l'endurance du joueur. Les résultats de l'âge de fitness sont affichés sur un, deux ou trois mois, avec des résultats quotidiens sur le bureau Wii.