Natsuki Chronicles – динамичный экшен-шутер с боковой прокруткой. Такой вид на игровое пространство ограничивает перемещение космического истребителя двумя измерениями, что упрощает не только не ориентирование на местности, но и процесс уклонения от вражеских снарядов, что летят достаточно плотным потоком из-за большого числа оппонентов на экране. Помимо обычных агрессивных солдат на бронированной технике, геймер часто будет встречаться с боссами, что используют гигантские механические орудия войны для битвы с виртуальной протеже – молодой девушкой-пилотом по имени Нацуки.

Сюжетная линия однопользовательской кампании раскрывает множество подробностей о главной героине и её прошлом. Это позволяет поближе познакомиться с вымышленным новобранцем воздушных сил, и начать сопереживать ей во время испытаний, что разделены на 10 продолжительных уровней, поочерёдно показывающих прошлое и настоящее. На корабль протагонистки можно устанавливать сразу три вида оружия, что необходимо комбинировать для достижения максимальной эффективности на арене сражения. Летающее средство обладает несколькими модулями, каждое из которых нужно апгрейдить для повышения урона и защиты.