В Luigi’s Mansion 3 необходимо исследовать особняк с призраками, управляя младшим братом Марио - сантехником по имени Луиджи. Необходимо исследовать локации, решать головоломки и сражаться с призраками при помощи специального устройства, напоминающего пылесос. Особняк Луиджи 3 представляет собой аркаду с большим количеством уровней, головоломок и разнообразных врагов.

События игры развиваются в огромном отеле, состоящем из нескольких этажей. Потребуется побывать в киностудии, посетить древнеегипетские руины и т.п. У всех объектов есть своя физика, а предметы на локациях - интерактивны. Сюжет Luigi’s Mansion 3 подается при помощи кат-сцен. Требуется сражаться с рядовыми противниками и могущественными боссами. Луиджи перемещается по зданию, пытаясь спасти своих друзей, с которыми прибыл в Отель Последнего Прибежища. В их числе Принсса Пич, Тоады, Марио и пес Полтерпал. Хеллен Грейвли выслал им особые приглашения, однако по прибытию герои понимают, что здесь творится что-то неладное.

Устройство Poltergust G-OO позволяет засасывать призраков и передвигать предметы. Каждый этаж потребуется зачистить. В конце ждет сражение с уникальным боссом. Всего в игре 17 этажей. Постепенно открываются новые помещения, например оранжерея, палеонтологический музей, средневековый замок и т.д. Также необходимо собирать деньги и находить тайники, чтобы покупать улучшенное снаряжение и зарабатывать бонусные баллы.