Stocke, agen yang bertugas untuk kerajaan Alistel, memperoleh White Chronicle, relik kuat yang memungkinkannya berpindah melintasi lini masa alternatif. Pemain harus kembali ke momen-momen penting dalam sejarah untuk mengubah kejadian dan menghentikan benua itu agar tidak berubah menjadi gurun.
Pertarungan berlangsung di atas grid dan berfokus pada penempatan taktis. Pemain dapat mendorong musuh di arena 3x3 untuk mengumpulkan mereka, lalu memberikan kerusakan lebih besar dengan serangan area dan membangun rantai kombo panjang melalui serangan gabungan tim yang terkoordinasi.
Cerita berkembang melalui peta berbasis node yang mengikuti kemajuan di dua realitas terpisah. Setiap pilihan dapat memengaruhi apakah karakter penting hidup atau mati, mengubah situasi politik, dan menentukan bagaimana konflik yang lebih luas pada akhirnya berakhir.
Radiant Historia memadukan sistem perjalanan waktu yang rumit dengan kisah politik yang berlapis. Gim ini juga menonjolkan Nintendo DS lewat gaya seni karakternya yang khas dan tingkat kedalaman strategi yang jarang ditemukan dalam game role-playing handheld.