Assault Armored Girls War Vasileia — это трехмерный экшен, где геймеры добывают вооружение у поверженных противников для собственного усиления. Игровой процесс позволяет применять различные тактики боя, включая стрельбу, ближний бой, защитные приемы и временную неуязвимость, которые выбираются по ситуации. Функция воздушного рывка позволяет перемещаться и сражаться в трехмерном пространстве, что делает схватки более динамичными.

Протагонист, которым управляет игрок, оказывается в загадочном подземелье, о котором нет предварительных сведений. Там некто, назвавшийся Администратором, объясняет предназначение мира Assault Armored Girls War Vasileia. Это измерение, по словам голоса, служит переходом в другой мир, которым управляют четыре сущности, именуемые Сестрами. Победа над ними представлена как способ узнать правду об этом мире. Несмотря на внезапность событий, внутренний голос побуждает героя к бою, и тот следует этому зову, чтобы выяснить цель своего присутствия.

В этих подземельях поверженные враги оставляют отвертки, открывающие доступ к оружию, которое они использовали. Побежденные неприятели также оставляют валюту под названием пакеты; ее можно потратить на улучшение экипировки и характеристик персонажа. Эта игра включает метки, облегчающие повторные попытки одолеть сильных противников без лишнего напряжения. Также можно в любой момент вернуться на базу, прервав текущее прохождение.