Atelier Yumia je akční RPG zasazené do světa, kde alchymie kdysi vedla k rozkvětu i pádu říše. Hlavní hrdinkou je mladá alchymistka Yumia, která se vydává do zapomenuté země, aby odhalila pravdu o své minulosti i o osudu zaniklé civilizace. Přestože je alchymie dnes považována za nebezpečnou a zakázanou, Yumia věří, že právě v ní se skrývá klíč k odpovědím, které hledá.
Hráči mohou volně prozkoumávat rozsáhlý svět, sbírat suroviny, tvořit předměty a bojovat v dynamických soubojích v reálném čase. V boji lze přepínat mezi dvěma styly útoků a využívat alchymisticky vytvořené zbraně, které mají různé účinky a využití. Díky opakovaně použitelným předmětům je možné neustále experimentovat s taktikou a kreativně řešit každou potyčku.
Systém výroby předmětů stojí na kombinování surovin nabitých manou. Kromě klasické syntézy lze přímo v terénu tvořit nástroje a předměty pro průzkum nebo si přizpůsobit a stavět vlastní základny. Každý předmět má jinou sílu v závislosti na použitých ingrediencích, což přináší prostor pro strategii i osobní styl hraní.