Wydarzenia przedstawione są z perspektywy trzeciej osoby, a Batman do eksploracji i walki wykorzystuje umiejętności skradania się i detektywistyczne, jak również gadżety. Postać może swobodnie przemierzać Arkham City, wchodzić w interakcje z bohaterami niezależnymi, uzyskiwać dostęp do nowych obszarów (albo rozwijając główny wątek fabularny, albo po zdobyciu odpowiednich gadżetów) oraz wykonywać zadania poboczne. Te ostatnie odblokowują dodatkową zawartość i przedmioty do zebrania. Sojuszniczką Batmana jest Kobieta-Kot, będąca drugą grywalną postacią i mającą własną kampanię fabularną, która rozgrywa się równolegle do głównego wątku gry.
Pierwsze pomysły na grę powstały jeszcze podczas produkcji Arkham Asylum, a prace nad Arkham City rozpoczęły się w lutym 2009. Kampania promocyjna gry trwała ponad rok i przeznaczono na nią ponad dziesięć milionów dolarów amerykańskich. Światowa premiera gry miała miejsce w październiku 2011 na konsolach PlayStation 3 i Xbox 360, z kolei wersja na Microsoft Windows wydana została w listopadzie. Arkham City spotkało się z powszechnym uznaniem krytyków, chwalących przede wszystkim narrację, projekt postaci i świata, ścieżkę dźwiękową oraz umiejętności Batmana.