En 1979, Kyle Hyde, ancien inspecteur du NYPD devenu vendeur, s'enregistre au mystérieux Hotel Dusk. Son objectif principal est de retrouver son ancien partenaire disparu et de percer les secrets cachés dans le passé de l'hôtel.
Hotel Dusk: Room 215 utilise de manière unique le matériel de la Nintendo DS en obligeant les joueurs à tenir la console verticalement, comme un livre. Le gameplay repose sur l'utilisation du stylet pour explorer les environnements, résoudre des énigmes logiques et interagir avec les objets.
L'histoire propose des arbres de dialogue ramifiés où de mauvais choix peuvent entraîner une fin de partie immédiate. Les joueurs collectent des objets et notent des indices dans un carnet numérique pour résoudre les mystères disséminés dans les chambres de l'hôtel.
Les animations de personnages en rotoscopie confèrent au jeu un style visuel distinctif. Hotel Dusk: Room 215 se démarque par son atmosphère inspirée du film noir et son fort accent sur l'investigation narrative.