แกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์ได้รับการพัฒนาควบคู่ไปกับแกรนด์เทฟต์ออโต V โดยได้รับการออกแบบให้เป็นประสบการณ์ที่แยกจากกันสำหรับการเล่นในโลกที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งผู้เล่นสูงสุด 30 คน ได้ท่องไปในโลกของผู้เล่นเดี่ยวอย่างอิสระ และเข้าสู่ล็อบบีเพื่อทำจ็อบให้เสร็จ (โหมดการแข่งและความร่วมมือที่ขับเคลื่อนด้วยเรื่องราว) ส่วนชุดเครื่องมือคอนเทนต์ครีเอเตอร์ช่วยให้ผู้เล่นสร้างพารามิเตอร์ของตนเองสำหรับงานที่กำหนดเอง เช่น สนามแข่ง และจุดเกิดใหม่ของอาวุธเดธแมตช์ผู้เล่นอาจรวมกลุ่มกันในทีมผู้เล่นที่จัดไว้ซึ่งเรียกว่าครูว์ (crew) เพื่อทำจ็อบให้เสร็จร่วมกัน ทั้งนี้ บริการร็อกสตาร์เกมส์โซเชียลคลับได้ขยายทีมที่สร้างขึ้นในโหมดหลายผู้เล่นของแมกซ์เพย์น 3 มายังแกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์ ผู้เล่นสามารถสร้างทีมของตนเองและเข้าร่วมได้สูงสุดห้าคน ครูว์ต้องชนะการแข่งแบบหลายผู้เล่นเพื่อรับค่าประสบการณ์และไต่กระดานผู้นำออนไลน์
ในแกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์ ผู้เล่นจะสร้างตัวละครใหม่เฉพาะสำหรับโลกออนไลน์ซึ่งจะแสดงบนสวิตช์วีลของหน้าจอควบคู่ไปกับตัวละครผู้เล่นเดี่ยวอย่างแฟรงกลิน, ไมเคิล และเทรเวอร์ตัวละครของผู้เล่นได้รับการออกแบบโดยกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับพันธุกรรม ควบคุมเสื้อผ้าและทรงผมของตัวละครได้มากขึ้น ตัวเอกเดินทางมาถึงลอสซานโตสโดยเครื่องบินและลามาร์ เดวิส ได้มารับ ซึ่งมอบปืนและรถให้ตัวละครเอก บทแนะนำยาวหนึ่งชั่วโมงจะแนะนำผู้เล่นให้รู้จักกับโหมดเกมต่าง ๆ, การขับขี่การต่อสู้ และกลไกความก้าวหน้าของเกมเรื่องราวไม่ได้เป็นศูนย์กลางของหลายผู้เล่น แม้ว่าจะทำหน้าที่เป็นภาคก่อนของเรื่องราวสำหรับผู้เล่นเดี่ยว ที่ซึ่งตัวละครจากโหมดผู้เล่นเดี่ยวได้รับการถักทอเข้ามา
เช่นเดียวกับโหมดผู้เล่นเดี่ยว ผู้เล่นสามารถเพิ่มระดับคุณสมบัติของตัวละคร เช่น การขับรถ และความแข็งแกร่ง พิเศษเฉพาะสำหรับแกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์คือระบบการหารายได้ โดยปกติจะเกิดจากการทำกิจกรรมให้สำเร็จ การสะสมประสบการณ์ให้เพียงพอเพื่อเพิ่มเลเวลปลดล็อกอาวุธ, เสื้อผ้า, การปรับแต่งรถ และกิจกรรมขั้นสูงอื่น ๆ (เช่น กระโดดร่ม และอากาศยาน) เมื่อปลดล็อกแล้ว จะต้องซื้อไอเทมด้วยสกุลเงินในเกม ซึ่งสามารถรับหรือซื้อได้ด้วยเงินจริง ผู้เล่นสามารถหลีกเลี่ยงข้อกำหนดเลเวลของกิจกรรมได้โดยเข้าร่วมเกมกับผู้อื่นที่มีอันดับเพียงพอ มีตัวเลือกในการเล่นคนเดียวหรือกับเพื่อนและตัวเลือกสำหรับ “โหมดแพสซีฟ” ซึ่งทำให้ผู้เล่นคงทนต่อผู้เล่นคนอื่น ๆแกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์ ( Grand Theft Auto Online) เป็นวิดีโอเกมแอ็กชันผจญภัยออนไลน์หลายผู้เล่นที่พัฒนาโดยร็อกสตาร์นอร์ทและเผยแพร่โดยร็อกสตาร์เกมส์ ซึ่งวางจำหน่ายในวันที่ 1 ตุลาคม ค.ศ. 2013 สำหรับเพลย์สเตชัน 3 และเอกซ์บอกซ์ 360, 18 พฤศจิกายน ค.ศ. 2014 สำหรับเพลย์สเตชัน 4 และเอกซ์บอกซ์วัน รวมถึงวันที่ 14 เมษายน ค.ศ. 2015 สำหรับไมโครซอฟท์ วินโดวส์ ส่วนเวอร์ชันเพลย์สเตชัน 5 และเอกซ์บอกซ์ซีรีส์เอกซ์/เอส มีกำหนดวางจำหน่ายปลายปี ค.ศ. 2021 เกมดังกล่าวเป็นส่วนเสริมออนไลน์ของแกรนด์เทฟต์ออโต V โดยมีฉากอยู่ในรัฐสมมติของซานอันเดรอัส (อิงจากเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย) ซึ่งแกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์อนุญาตให้มีผู้เล่นได้มากถึง 30 คนในการสำรวจสภาพแวดล้อมแบบโอเพนเวิลด์ และมีส่วนร่วมในแบบร่วมมือหรือเกมการแข่ง
การออกแบบแบบโอเพนเวิลด์ช่วยให้ผู้เล่นท่องไปในซานอันเดรอัสได้อย่างอิสระ ซึ่งรวมถึงเมืองที่เปิดกว้างและเมืองลอสซานโตสที่สมมติขึ้น (อิงจากลอสแอนเจลิส) ผู้เล่นควบคุมตัวเอกที่ไม่มีบทพูดในการเดินทางของพวกเขาเพื่อกลายเป็นผู้ก่ออาชญากรรมที่โดดเด่น และสร้างกลุ่มของตัวเองเมื่อพวกเขาบรรลุผลงานที่ใจกล้ามากขึ้น โดยกำหนดทั้งสองสัปดาห์ก่อนและสองสามปีหลังจากแคมเปญผู้เล่นคนเดียว แกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์ประกอบด้วยภารกิจร่วมมือที่ผู้เล่นหลายคนทำภารกิจให้เสร็จสิ้นเพื่อให้การเล่าเรื่องก้าวไกล เกมนี้ยังมีภารกิจและกิจกรรมข้างเคียงจำนวนมากรวมถึง “ไฮส์” (Heists) ขั้นสูง และธุรกิจต่าง ๆ ที่ผู้เล่นสามารถซื้อด้วยเงินในเกมเพื่อสร้างรายได้
แกรนด์เทฟต์ออโตออนไลน์ได้รับการพัฒนาควบคู่ไปกับโหมดผู้เล่นเดี่ยว จึงได้รับการออกแบบให้เป็นประสบการณ์ที่แยกจากกันสำหรับการเล่นในโลกที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เมื่อเปิดตัว เกมได้ประสบปัญหาทางเทคนิคอย่างกว้างขวาง ส่งผลให้ไม่สามารถเล่นภารกิจได้ และข้อมูลตัวละครสูญหาย ในตอนแรกผู้วิจารณ์แบบแบ่งฝ่ายได้วิพากษ์วิจารณ์ว่าไม่มีทิศทางและภารกิจซ้ำซาก พร้อมด้วยคำชมที่มุ่งเน้นไปที่ขอบเขตและรูปแบบการเล่นปลายเปิดโดยเฉพาะ เกมนี้ได้รับรางวัลส่งท้ายปี ตั้งแต่ความผิดหวังครั้งใหญ่ไปจนถึงเกมหลายผู้เล่นยอดเยี่ยมจากสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับเกมหลายฉบับ เกมดังกล่าวได้รับการอัปเดตฟรีเป็นประจำ โดยจะขยายไปสู่โหมดเกมและเนื้อหา ซึ่งช่วยปรับปรุงการรับสัญญาณที่สำคัญ ทั้งนี้ การอัปเดตไฮส์ในปี ค.ศ. 2015 ได้รับการตอบรับอย่างดีจากนักวิจารณ์