Baseado no filme live action lançado em 2004 (que por sua vez foi baseado na série dos anos 1960 estrelada por marionetes), Thunderbirds é estrelado por Alan, Tin-Tin e Fermat, três crianças cujos tutores fazem parte da equipe de Resgate Internacional. O jogador assume o controle de todas as três crianças enquanto elas passam pelo treinamento e são forçadas a viajar ao redor do mundo para salvar os membros do Resgate Internacional de um vilão maligno conhecido como The Hood. O jogo acontece em locais como a ilha International Rescue, África e até mesmo no espaço sideral. Cada um dos três personagens tem suas próprias habilidades únicas que o jogador deve usar para resolver quebra-cabeças e avançar por um nível. Alan tem força e habilidade de salto, Tin-Tin tem poderes telecinéticos que são usados para mover objetos, e Fermat pode hackear computadores e rolar por buracos. Embora a maior parte da jogabilidade seja composta principalmente por resolver quebra-cabeças de uma visão aérea, também há sequências de ação de voo onde o jogador pode pilotar um dos muitos veículos conhecidos como Thunderbirds.

Junte-se a Alan Tracy, um aspirante a agente ultrassecreto, e seus amigos em uma missão para capturar um mestre do crime. Você controlará a frota de veículos altamente avançados dos Thunderbirds para viajar pelo mundo e pelo espaço sideral. Em suas missões, você visitará a base secreta da ilha de Resgate Internacional, combaterá um incêndio em um poço de petróleo no Alasca, decolará para a estação espacial dos Thunderbirds, explorará o fundo do mar e muito mais. Corra por terrenos perigosos no modo Voo e conclua missões e resolva quebra-cabeças no modo Aventura.