Final Fantasy XIII відмовляється від попередньої концепції битв, що відбуваються на тому самому екрані, що і розвідка, натомість повертаючись до старих окремих бойових екранів, викликаних контактом з ворогом на полі, як у іграх Xenosaga.
Система Active Time Battle із попередніх ігор Final Fantasy повертається з деякими змінами. Гравець керує лише одним персонажем у бою; двом іншим слід призначити моделі поведінки, які називаються парадигмами. Команди та атаки тепер можна складати в бойові слоти, що дозволяє використовувати кілька команд в один хід для руйнівного комбінування. Ці команди заповнюються на основі вартості ATB, що позбавляє потреби в MP. Крім того, здоров’я всієї партії відновлюється перед кожним поєдинком, оскільки магія не може використовуватися поза боєм.
Зростання персонажа управляється за допомогою системи, що називається Crystarium, з можливістю вибору гравцем здібностей до навчання або збільшення параметрів.