Fatal Frame / Project Zero 4 là game phiêu lưu kinh dị truyền thống theo phong cách Nhật Bản. Khi các cô gái khám phá những biệt thự kiểu phương Tây và bệnh viện bỏ hoang trên Đảo Rōgetsu, họ sẽ dựa vào ánh trăng và ánh đèn pin Mờ ảo để tìm kiếm manh mối. Câu chuyện phát triển bằng cách khám phá các di tích, ví dụ như những bài báo cũ và ghi chú, giúp các cô gái làm sáng tỏ quá khứ bí mật của hòn đảo.

Trong khi khám phá, các cô gái cũng sẽ phải đối mặt với hàng loạt linh hồn. Họ sẽ cần sử dụng một điển vật kinh điển của Fatal Frame – Camera Obscura – để đẩy lùi những linh hồn ma báo thù, phong ấn sức mạnh của họ bằng cách chụp ảnh của họ. Trong suốt trò chơi, các cô gái sẽ cần trang bị kính cường lực mạnh hơn và thay đổi các loại phim khác nhau để thu được những linh hồn mạnh mẽ nhất, đồng thời sử dụng máy ảnh để chụp “thứ không thể nhìn thấy” In ra bằng chứng về quá khứ đầy ảnh của họ.