Esta entrega de Atelier cuenta con un sistema de combate renovado que apuesta por los enfrentamientos en tiempo real. En combate, la heroína Yumia Liessfeldt está acompañada de un equipo cuyas habilidades disponibles dependen de la distancia que mantienen con el enemigo (combate cuerpo a cuerpo o a distancia). "En comparación con entregas anteriores, ahora los jugadores pueden moverse o intercambiar personajes en cualquier momento del combate", explica Koei Tecmo. "Cuando se cumplan ciertas condiciones se podrá desencadenar un poderoso combo de Acción de aliados en la batalla".
También hay que cumplir condiciones para ejecutar acciones exclusivas como la Oleada de maná, mientras que cada personaje tiene un movimiento especial único llamado Oleada de maná maximizada que puede infligir un daño considerable a los enemigos.
Respecto a la síntesis, es un sistema que ya conocerán los seguidores de la franquicia Atelier. En esta entrega hay novedades empezando por la aparición de Flammi, un asistente autómata especializado en la investigación, que ayudará a la hora de manipular el maná para crear nuevos objetos que pueden ser útiles en combate o exploración. Para crear los objetos más poderosos será necesario dominar la Resonancia Síntesis, una función que permite incorporar ingredientes que resuenen entre sí al Núcleo de Alquimia de la receta. La fuerza de la resonancia dependerá de la calidad de los ingredientes seleccionados.
Por otro lado, Koei Tecmo ha detallado que en Atelier Yumia: La alquimista de los recuerdos y la tierra imaginada los jugadores podrán construir sus propias bases mientras viajan por el mundo abierto del continente Aladiss. Este sistema permite crear y decorar el taller, cuyo nivel de confort desbloqueará bonificaciones como la posibilidad de desarrollar la base y mejorar las habilidades de Yumia y sus compañeros. En caso de estar lejos de la base durante la exploración, se podrá montar un campamento para cocinar, descansar o vivir ciertos eventos.
