Cũng như những game trước của dòng Valkyria Chronicles, gameplay của Valkyria Revolution là sự kết hợp giữa nhập vai với yếu tố chiến thuật (tactic). Hệ thống chiến đấu của game hứa hẹn đem lại những trận đánh lớn, nhiều quân địch nhưng vẫn giữ được cảm giác của một game RPG. Về phần đồ họa, nhờ vào sức mạnh của PS4 và “Gouache” Visual Engine mà Valkyria Revolution có được vẻ đẹp không khác gì tranh vẽ. Một bước tiến mới của kỹ thuật cel-shading, đặc biệt về mảng màu sắc.
Nhiều cải tiến lớn đã được thực hiện trong các hệ thống của game. Hệ thống chiến đấu thay đổi rất lớn, nhưng những ý tưởng như các trận đánh kiểu tactics vẫn không đổi. Do người chơi có thể ngưng trận đánh bất kỳ lúc nào nên những ai không giỏi thể loại hành động vẫn có thể chơi game.
Đặc trưng cho hệ thống gameplay của trò chơi là Battle Palette. Đây là cái sẽ làm dừng thời gian trận đấu lại để bạn lựa chọn các lệnh cho nhân vật của mình như sử dụng Rune Art hay nhắm bắn. Menu này cũng được dùng như một phần chiến thuật của người chơi khi mọi hành động trong game chủ yếu diễn ra trong thời gian thực.
Vì quân địch của bạn cũng là con người, họ sẽ có cảm xúc như bất kỳ ai khác trong game. Do đó, đôi khi họ sẽ bị cảm xúc chi phối, và bạn có thể gây ra những hiệu ứng cảm xúc này. Chẳng hạn như khi bạn tấn công một quân địch không phòng thủ, hiệu ứng cảm xúc như "Bất Ngờ" (không thể hành động trong một khoảng thời gian ngắn) có thể xảy ra. Hay một người lính bị bắn trúng có thể sẽ cảm thấy "Bối Rối" (giảm chỉ số nhỏ).
Khi đội trưởng của quân địch bị hạ, những người lính còn lại sẽ thấy "Sợ" (giảm chỉ số lớn). Hoặc trong trường hợp khác, bạn có thể hạ toàn bộ đối phương nhưng chừa lại tên đội trưởng và hắn sẽ cảm thấy "Giận Dữ" (tăng sức tấn công lớn).