Der Spieler steuert ein Kampfflugzeug durch fünf verschiedene Angriffswellen, die unterschiedlichen Zeitepochen von 1910 bis 2001 entsprechen. In jeder Welle wird er von epochetypischen Flugzeugen angegriffen, die es abzufangen gilt. Durch das Einsammeln von an Fallschirmen herabgleitenden Figuren erhält der Spieler Bonuspunkte.

Das Spiel verwendet zwei Z80-Prozessoren und zwei Soundchips. Das Flugzeug des Spielers verbleibt stets in der Mitte des Bildschirms, während sich alle anderen Objekte darum herum bewegen. Zur Steuerung wurde ein Acht-Wege-Joystick gewählt, der das Flugzeug in die jeweils gedrückte Richtung fliegen läßt - für geübte Asteroids-Spieler etwas verwirrend. Zwei Jahre später veröffentlichte Konami das technisch verbesserte, aber spielerisch nur leicht veränderte Time Pilot '84.

Time Pilot wurde wie auch das Spiel Gyruss von Yoshiki Okamoto entwickelt. Der Legende nach war Okamoto bei Konami mit der Entwicklung eines Autorennspiels beauftragt. Aufgrund persönlicher Präferenzen setzte sich Okamoto jedoch darüber hinweg und entwickelte stattdessen heimlich Time Pilot. Seine Vorgesetzten erfuhren von seinen Aktivitäten erst, als das Spiel fertiggestellt war. Dank wohlwollender Marktforschungsergebnisse zu Time Pilot wurde Okamoto nicht gefeuert. Während der Entstehung von Time Pilot war das Jahr 2001 noch ferne Zukunft, was die leicht optimistischen Annahmen über unsere Gegenwartstechnologie entschuldigen dürfte.