Need for Speed: Carbon é um jogo de corrida de rua estilo arcade ambientado em uma cidade de mundo aberto. Os jogadores competem em corridas noturnas ilegais em diferentes tipos de eventos, incluindo circuitos, sprints, drifting e duelos no desfiladeiro em estradas sinuosas nas montanhas, enquanto evitam as perseguições policiais. Os carros são desenhados a partir de modelos licenciados do mundo real em classes afinadoras, musculares e exóticas, e podem ser fortemente ajustados e visualmente personalizados. Uma característica fundamental é o sistema de tripulação, no qual os jogadores recrutam alas de IA com funções especializadas para ajudar durante as corridas e assumir territórios controlados por rivais.

O jogador retorna a Palmont City, onde anos antes uma grande corrida de rua terminou em uma emboscada policial e eles foram culpados por fugir com o dinheiro do prêmio. De volta à cidade e caçado por um caçador de recompensas, o jogador constrói uma equipe de corrida e desafia as gangues que controlam os bairros de Palmont, competindo por território enquanto tenta descobrir quem realmente estava por trás da armação que os forçou a fugir.