Final Fantasy XIII отказывается от своей предшественницы концепции сражений, происходящих на одном экране с исследованием, вместо этого возвращается к более старым отдельным экранам сражений, запускаемым контактом с врагом на поле, как в играх Xenosaga.
Система Active Time Battle из предыдущих игр Final Fantasy возвращается с некоторыми изменениями. В бою игрок управляет только одним персонажем; двум другим следует присвоить образцы поведения, называемые парадигмами. Команды и атаки теперь можно складывать в боевые слоты, что позволяет использовать несколько команд за один ход для разрушительного комбо. Эти команды заполняются на основе стоимости ATB, что устраняет необходимость в MP. Кроме того, здоровье всей группы восстанавливается перед каждым боем, поскольку магию нельзя использовать вне боя.
Рост персонажа управляется с помощью системы под названием Кристариум, в которой игрок может выбирать способности для изучения или параметры для улучшения.