In Doraemon 3: Makai no Dungeon, i giocatori si uniscono al celebre gatto robotico e ai suoi compagni mentre esplorano labirinti pericolosi e in continuo mutamento, basati sul film Nobita's Great Adventure into the Underworld. Il gioco permette di controllare più personaggi della serie, muovendosi in ambienti a griglia per liberare amici catturati e scoprire manufatti magici nascosti nelle profondità dei dungeon.
Il gioco adotta un classico sistema roguelike, con movimento e combattimento a turni. Doraemon 3: Makai no Dungeon si concentra sull'uso strategico dei gadget futuristici di Doraemon, che fungono da armi, oggetti curativi o strumenti per alterare l'ambiente. Il successo dipende da un'attenta gestione dell'inventario e da una pianificazione oculata per sconfiggere mostri sempre più difficili, preservando la durabilità dei gadget.
I piani generati casualmente assicurano che ogni partita offra un'esperienza unica. I giocatori incontrano trappole, stanze segrete e bancarelle di mercanti nei vari livelli sotterranei. Lo stile visivo trasferisce l'aspetto dell'anime in una visuale isometrica 3D, mantenendo i personaggi riconoscibili e creando un'atmosfera da dungeon crawling.
Essendo una rara incursione roguelike nel franchise di Doraemon, Doraemon 3: Makai no Dungeon si distingue dai tipici platform della serie. Introduce conseguenze severe per il fallimento: perdere una partita significa perdere oggetti e progressi, richiedendo precisione e lungimiranza da parte del giocatore.