Lumines: Puzzle Fusion - це відеоігра, що відповідає плиткам, схожа на Columns і Tetris. Ігрове поле складається з сітки 16 × 10. Послідовність блоків 2 × 2, що варіюються між двома кольорами, падає зверху ігрового поля. Коли частина падаючого блоку потрапляє на перешкоду, частина, що залишилася, ділиться і продовжує падати. Квадрат створюється, коли на ігровому полі створюється група 2 × 2 блоків одного кольору. Вертикальна часова лінія, яка проходить через ігрове поле зліва направо, очищає всі завершені квадрати, яких вона торкається. Очки присуджуються гравцям за будь-які стерті квадрати. Якщо квадрат створюється в середині часової лінії, береться лише половина квадрата і бали не нараховуються.
Завдання - обертати та вирівнювати блоки, щоб створити квадрати одного кольору. Гравці заробляють все більші мультиплікатори, неодноразово очищаючи квадрати під час послідовних розгортків лінії часу. Бонуси отримують за рахунок зменшення залишкової плитки до одного кольору або видалення неактивних плиток з екрану. Блоки з самоцвітами відомі як "спеціальні блоки"; якщо вони використовуються для створення квадратів, вони дозволяють сусідні блоки одного кольору усунути за часовою лінією. Квадрати одного кольору можна згрупувати для створення квадратів, що перекриваються. Гравці програють гру, коли блоки нагромаджуються до верху сітки. Гра закінчується, коли блоки досягають верхньої частини екрана.
Кожен етап має обшивку, яка впливає на зовнішній вигляд фону, кольорову схему блоків, музичну доріжку та звукові ефекти. Кожна шкіра також змінює швидкість, з якою лінія часу перетинає екран, оскільки вона рухається в такт музиці. Просування в ігрових режимах розблоковує скіни, що може вплинути на ігровий процес; швидкі темпи ускладнюють створення великих комбо, а повільні темпи можуть спричинити швидше заповнення ігрового поля, поки гравці чекають, поки лінія часу прокотиться по екрану.
У грі чотири режими: Challenge, Time Attack, Puzzle та Vs mode. Режим виклику циклічно перебирає скіни у фіксованому порядку зростаючої складності. Максимальний бал у режимі виклику - 999 999 балів. Ігри Time Attack дають гравцям обмежений час, щоб очистити якомога більше блоків. Режим головоломки кидає виклик гравцям створювати картинки за допомогою блоків У режимі Vs гравці б'ються проти А.І. опоненти або інші гравці, які використовують свої бездротові з'єднання. Режим Vs починається з ігрового поля, розділеного навпіл, мета - очистити послідовні квадрати, щоб зменшити простір гравця суперника.