Time Hollow рассказывает об Итане Кайросе, мальчике, который находит странную ручку, способную открывать дыры во времени. Когда его родители исчезают, ему приходится переписать события прошлого, чтобы привести свою линию времени в порядок.
Геймплей сосредоточен на исследовании локаций и рисовании кругов на сенсорном экране Nintendo DS, чтобы создавать временные разрывы. Через эти отверстия игроки могут наблюдать события прошлого и помещать в них предметы, чтобы изменить то, что происходит в настоящем.
Игра делает сильный акцент на диалогах и разветвляющихся сюжетных ветвях. Продвижение зависит от поиска нужных подсказок и использования Ручки Пустоты в правильный момент, чтобы преодолевать препятствия.