Oproti předchozím dílům má čtyři týmy po dvou (tedy osm hratelných postav, které znáte z předchozích dílů) a odemykatelné režimy pro jednotlivé postavy. Týmy jsou následující:
- Reimu Hakurei & Jukari Jakumo
- Marisa Kirisame & Alice Margatroid
- Sakuja Izajoi & Remilia Scarlet
- Jómu Konpaku & Jujuko Saigjódži
Gameplayem je bullet hell, avšak krapet odlišný oproti dřívejším dílům. Jsou zde dvojice postav (člověk a jókai), kdy jedna postava střílí, když je nesoustředěná, zatímco druhá se zapne a střílí, když je soustředěná, přičemž se sníží rychlost pohybu. U Remilie a Jómu se navíc při zaostření/rozostření mění typy střel. Také obsahuje „poslední kouzla“. Poslední kouzlo je pro nepřítele bonusová kouzelná karta, proti které se hráč může postavit bez možnosti použít bomby a rizika ztráty životů. Pro hráče jsou poslední kouzla sekundární „bombové“ kouzelné karty, které vydrží déle a způsobují mnohem větší poškození než běžné bomby na úkor dvou zásob bomb. Hráčská poslední kouzla lze použít pouze neprodleně po zásahu s prodlevou kratší než 1 sekundu. Kromě toho je zde systém „Time Orb“, který ovlivňuje příběh/skóre, a také ukazatel, který sleduje, jak moc jste člověk/jókai (normální/soustředěný), a určuje, jak můžete sbírat další časové koule.
V předvečer svátku Cukimi v Gensókju jókaiové vycítí, že s Měsícem není něco v pořádku. Zdá se, že Měsíc byl nahrazen falešným. Hlavní hrdinové zastaví čas a vydají se hledat viníka, aby se pokusili zajistit úplněk na svátek. Jejich cesta je zavede do Bambusového lesa ztracených a nakonec do Eientei, obývaného bytostmi ze samotného Měsíce.