Hi-Fi RUSH повествует о приключениях парня по имени Чай. Этот меломан без одной руки решил поучаствовать в проекте "Армстронг". Компания Vandeley Technologies предоставляет людям с физическими недостатками импланты, но взамен требует работать на себя. Герой должен был стать мусорщиком после получения механического протеза. Однако во время операции в его грудь случайно вживляется музыкальный плеер и дает ему новые силы. Корпорация после этого начинает считать протагониста бракованной особью и пытается его уничтожить. Сам он пускается в бега и встречает кошку 808, которой управляет загадочный хакер. Вместе они решают дать отпор злобной фирме и вывести её руководство на чистую воду. Постепенно число их союзников увеличивается. Сюжет подается через заставки на движке. Трехмерная графика благодаря сел-шейдингу и прочим эффектам напоминает одновременно мультфильм и оживший комикс.

Это смесь ритм-игры, приключенческого экшена и слэшера. В игре используется вид от третьего лица. Благодаря незаконному эксперименту парень получил способность видеть повсюду ритм. Элементы окружения пульсируют вместе с битом, так что по ним можно ориентироваться. Также есть возможность включать специальный индикатор для облегчения процесса. Во время сражений с противниками важно попадать в такт, чтобы наносить более сильные удары, получать ранги повыше и зарабатывать больше очков. В бою можно выполнять различные комбо, совершать рывки, прыгать, а также проводить совместные атаки. Враги здесь представлены роботами. Среди них есть и боссы. Битвы с толпами механических существ разбавляются эпизодами, где надо преодолевать лазеры, прессы и другие препятствия. В такие моменты камера иногда меняет свой ракурс. Игровой процесс сопровождается особым саундтреком. Он состоит из композиций, написанных самими разработчиками, и треков за авторством культовых и популярных групп вроде The Prodigy или Nine Inch Nails.