KINGDOM HEARTS Melody of Memory переносит игроков в ритмический мир. Процесс включает однопользовательский и многопользовательский режим. Во время прохождения геймерам предстоит нажимать на кнопки в нужное время, получая баллы, а после оценку: Отлично, Хорошо или Плохо. Если промахнуться во время музыкального танца, то протагонист получит урон. Постепенно подопечный увеличивает количество силы и здоровья, а также улучшает 2 вида атакующих навыков для ближнего и дальнего боя.

Основной режим проекта – World Tour, представленный в виде сюжетной кампании. Песни разделены на этапы или моменты с названием Field Battle, где юзеры завершают саундтреки по ритму и сталкиваются с разнообразными монстрами и врагами на этапах. Большая часть соперников была взята из оригинальных игр серии. Memory Dive – система треков, использующих вокал героев, либо связанных с отдельной личностью и ее характером. "Мелодия памяти" предлагает участвовать группе из 3 пользователей, а всего могут соревноваться 4 команды.

В KINGDOM HEARTS Melody of Memory имеются персонажи Disney, выступающие в роли приглашенных гостей в собственных тематических измерениях или локациях. Король Микки – четвертый персонаж основной партии, а в процессе он помогает протагонисту вылечивать здоровье или получать второстепенные очки ритма при использовании предмета Summoning Star. Игрок способен поменять уровень сложности: Начинающий, Стандартный и Гордый. Они влияют на каждый этап и заставляют юзеров нажимать на большее количество кнопок.

Многопользовательский режим включает кооперативное прохождение Double Play, где участники соревнуются между собой, контролируя Рику и Сору. Они участвуют в одинаковых ритмических битвах и стараются заработать больший балл, чем соперник. Действие "Трюки" помогают мешать оппоненту или сбивать его с толку. Имеется 10 отличающихся трюков, делающих завершение песен более сложным и хитрым.