Fox McCloud regresa y se le asigna una misión diferente a la que normalmente está acostumbrado. En el extremo más lejano del sistema Lylat, un ejército malvado, dirigido por el General Scales, está destruyendo el mundo de Dinosaur Planet, dejando indefensos a todos sus habitantes. Ahora depende de Fox McCloud y su equipo salvar el planeta y destruir el ejército del mal.
Star Fox Adventures rompe con los juegos anteriores de la serie, siendo un juego de acción con elementos ligeros de resolución de acertijos, similar a Legend of Zelda: Ocarina of Time. Controlas a Fox McCloud mientras se aventura a través de Dinosaur Planet, pero al principio, controlas a la zorra Krystal, a quien McCloud debe rescatar más tarde. Hay misiones en las que usas tu fiel nave Arwing, pero la mayor parte del juego se desarrolla a pie.
Tus compañeros de confianza te ayudarán a lo largo de tu aventura; Peppy, Slippy y ROB the Robot, quienes te guían y te brindan información sobre la misión. Para ayudar a Fox a lo largo del juego, hay disponible una variedad de armas y objetos mágicos, desde blásters hasta granadas y bastones mágicos. También puedes comprar artículos con "escarabajos", la moneda del juego. A lo largo del juego, puedes participar en varios minijuegos, que se encuentran en diferentes tiendas.