O jogo começa com o jogador cuidando do avô, que está atualmente em seu leito de morte. Ele lhes entrega um envelope selado. Ele diz ao jogador quando o jogador é esmagado pelo fardo da vida moderna, então o jogador deve abrir o envelope.

Algum tempo depois, após a morte do avô, o jogador é visto trabalhando em seu cubículo dentro de Jojacorp, uma mega empresa, e está aparentemente frustrado com o estilo de vida monótono que eles vivem. Lembrando as palavras de seu avô, o jogador entra em sua mesa para abrir o envelope. No interior, há uma mensagem do avô e um passe de ônibus para Stardew Valley.

O jogador chega ao vale e segue em direção à fazenda que seu avô possuía. Depois de ver a fazenda coberta de árvores, pedras e troncos, o jogador se propõe a começar sua nova vida, em memória de seu avô.

A jogabilidade é extremamente semelhante a outros RPGs agrícolas, como Harvest Moon e Rune Factory. O jogador controla seu personagem, que é personalizado durante a criação de personagens, pois ajuda a revigorar a fazenda de seu avô e a dar vida ao centro comunitário atualmente abandonado. O personagem pode plantar culturas, tendem a animais e criar uma grande variedade de itens. Além disso, o jogador pode subir de nível ganhando pontos de experiência em várias habilidades, como combate, pesca e agricultura.

O jogador ganha dinheiro vendendo objetos através da lixeira localizada em sua fazenda, do lado de fora de sua cabine ou para lojas locais. O jogo gira em torno das quatro temporadas, com cada temporada com 28 dias, a partir de segunda -feira, 1º até domingo, 28. Cada temporada também tem dois eventos importantes, bem como datas pré-determinadas para os dias de parto dos aldeões.