Sa Doraemon 3: Makai no Dungeon, sasama ang mga manlalaro sa minamahal na robot na pusa at sa kanyang mga kasama habang nilalayag nila ang mapanganib at patuloy na nagbabagong mga labirint na hango sa pelikulang Nobita's Great Adventure into the Underworld. Binibigyan ka ng laro ng kontrol sa maraming karakter mula sa serye, na gumagalaw sa mga tile-based na kapaligiran upang palayain ang mga nahuling kaibigan at matuklasan ang mga nakatagong mahiwagang artifact sa loob ng mga piitan.
Gumagamit ang laro ng klasikong roguelike system, kung saan ang paggalaw at labanan ay nagaganap sa turn-based na mga hakbang. Nakatuon ang Doraemon 3: Makai no Dungeon sa estratehikong paggamit ng mga futuristic na gadget ni Doraemon, na nagsisilbing sandata, gamot, o kasangkapan para baguhin ang kapaligiran. Ang tagumpay ay nakasalalay sa maingat na pamamahala ng imbentaryo at maayos na pagpaplano upang talunin ang lalong mahihirap na halimaw habang pinapanatili ang tibay ng mga gadget.
Ang random na nabubuong layout ng sahig ay tinitiyak na ang bawat paglalakbay sa piitan ay nag-aalok ng kakaibang karanasan. Makakatagpo ang mga manlalaro ng iba't ibang bitag, lihim na silid, at tindahan sa mga underground na antas. Ang visual style ay isinasalin ang itsura ng anime sa isang 3D isometric view, pinapanatili ang pagkakakilanlan ng mga karakter habang nagbibigay ng natatanging atmospera ng paggalugad sa piitan.
Bilang isang bihirang roguelike entry sa prangkisa ng Doraemon, namumukod-tangi ang Doraemon 3: Makai no Dungeon sa karaniwang mga platformer ng serye. Ipinapakilala nito ang mataas na pusta na kahihinatnan sa pagkatalo, kung saan ang pagkawala sa isang run ay nangangahulugang mawawala ang mga item at progreso, na nangangailangan ng katumpakan at pag-iisip mula sa manlalaro.