Игра является прямым сиквелом Tales of Xillia, и её события разворачиваются через год после завершения сюжета оригинала. Главным героем игры является Люджер Уилл Кресник, персонаж из предыдущей части. Выясняется, что он, как и его предки, обладали способностью перемещаться во времени и уничтожать альтернативные временные линии. Разработчики называют Tales of Xillia 2 «RPG, в которой твой выбор заставляет будущее меняться». В Tales of Xillia 2 присутствуют две основные зоны: карта мира и поле сражения.

• Карта мира выполнена в 3D; перемещение по ней осуществляется пешком. Здесь между персонажами могут происходить короткие диалоги, которые содержат как субтитры, так и голоса героев. Во время диалогов игрок видит только портреты разговаривающих.
• Поле сражения — это ограниченная трёхмерная локация, на которой игрок управляет своим отрядом, пытаясь победить противников, управляемых компьютером.

В битве используется система Cross Dual Raid Linear Motion Battle System. Для участия в сражении можно выбирать до четырёх персонажей; игрок управляет одним из них, остальными — компьютер (однако им можно назначать различные команды). Шкала Ответного штурма (англ. Assault Counter, AC) показывает, сколько умений или действий персонаж может выполнить. Чем больше действий выполняет герой, тем ниже значение AC; эта шкала постепенно заполняется. При каждом сделанном навыке персонаж тратит свои Технические очки (англ. Technical Points, TP), которые могут быть восполнены либо атакуя противника обычными ударами, либо используя соответствующие предметы. Персонажи также могут объединяться, чтобы наносить комбинированные атаки.