Sa Tenchu: Dark Secret, sasabak ang mga manlalaro bilang Rikimaru at Ayame, ang maalamat na shinobi ng Azuma Ninja Clan. Sa utos ni Lord Gohda, papasok sila sa mga kuta ng kaaway upang alamin ang isang sabwatan na may kinalaman sa paggawa ng mapanganib na mga sandata, na umaasa sa palihim na paggalaw at tiyak na kilos upang maiwasang matuklasan.
Ang pangunahing laro ng Tenchu: Dark Secret ay nagbibigay-priyoridad sa taktikal na pananahimik kaysa sa direktang labanan. Pinag-aaralan ng mga manlalaro ang mga ruta ng patrol ng kaaway, ginagamit ang mga anino upang manatiling nakatago, at nagsasagawa ng agarang pagpatay upang tahimik na alisin ang mga guwardiya. Isang bagong sistema ng paggawa ang nagpapahintulot sa mga manlalaro na pagsamahin ang mga nakolektang materyales upang lumikha ng mga natatanging gamit, na nagpapalawak ng kanilang toolkit para sa lalong mahihirap na misyon.
Gumagamit ang Tenchu: Dark Secret ng procedural mission system na nag-iiba-iba ng posisyon ng kaaway at layout ng mapa, na nagpapataas ng replay value. Ang dual-screen interface ng Nintendo DS ay sabay na nagpapakita ng data ng mapa at pamamahala ng imbentaryo, na nagbibigay-daan sa mabilis na pag-access sa kagamitan nang hindi naaantala ang laro.
Bilang isang handheld entry na nagdadala ng signature stealth mechanics ng serye sa DS, may kasamang level editor ang Tenchu: Dark Secret. Ang tampok na ito ay nagpapahintulot sa mga manlalaro na magdisenyo ng mga custom na misyon, na hinahamon silang lumikha ng masalimuot na layout na sumusubok sa mga limitasyon ng stealth engine.