Lost Dimension è un videogioco di ruolo tattico. I personaggi scalano il misterioso Pilastro a cinque piani, in cui incontrano un certo numero di nemici. Durante le battaglie, i personaggi attaccano i nemici in gruppo, con ogni personaggio che ha attacchi e abilità unici.  La funzione "Assist" del gioco si verifica automaticamente quando un alleato è nelle vicinanze quando il giocatore attacca.  Ogni personaggio ha anche un'abilità speciale "Gift" unica e ottenendo "Gift exp" in battaglia, è possibile sbloccare nuove abilità.  La funzione "Defer" consente al giocatore di passare il turno a un alleato; questo può essere utilizzato per consentire al membro più forte del gruppo di continuare ad attaccare e sfruttare i punti di forza e di debolezza dei personaggi.  C'è anche un effetto di stato "Berserk" ; quando un personaggio perde tutti i suoi punti sanità, diventa berserk. I personaggi berserk ottengono un aumento del danno da attacco ma colpiranno sia gli alleati che i nemici allo stesso modo. 

Lost Dimension ha anche un sistema simile a quello dei romanzi visivi in ​​cui le scelte del giocatore determinano il destino della storia del gioco, così come dei suoi personaggi.  Degli undici personaggi giocabili del gioco, cinque sono traditori; uno viene potenzialmente rivelato per piano. I personaggi che sono traditori vengono selezionati casualmente e variano da gioco a gioco, sebbene il personaggio principale non sia mai un traditore. Il giocatore deve usare abilità deduttive per scoprire chi è il traditore in ogni piano.  Durante la fase di "Giudizio" del gioco, i personaggi rimanenti votano chi "cancellare", incluso il giocatore. È meglio per il giocatore identificare con successo il traditore e convincere gli altri a votare come lui, anche se se il giocatore sceglie male o è inefficace nella persuasione, verrà ucciso un personaggio innocente.   Per determinare chi è il traditore, il protagonista Sho Kasugai usa la sua abilità psichica, "Visione", per guardare nel futuro e ottenere indizi sull'identità del traditore. Il giocatore può anche guardare nei pensieri dei diversi personaggi, così come interrogarli.  Il giocatore può manipolare squadre inviate in missione per tentare di dedurre chi sono i potenziali sospettati, e usare "Visione" per la conferma o la negazione. Mentre i personaggi scalano il pilastro, cinque membri della squadra in totale saranno eliminati in Judgment entro la fine del gioco, uno nei primi tre piani e due al quarto piano.