Die Kampfmechanik gestaltet sich in »Astral Chain« äußerst komplex. Zum einen kämpfen die Polizisten selbst mit einem Multifunktions-Schlagstock und einer Schusswaffe gegen all die unterschiedlichen Bedrohungen des Spiels. Dazu gehören auch einige Combos, die im Laufe der Geschichte freigeschaltet werden.
Gleichzeitig befehligen wir in einer Neuron Einheit jedoch auch die angekettete Chimäre, die als Legion bezeichnet wird. Die Legion agiert meist eigenständig, kann aber ebenso manuell gesteuert werden, sodass der Spieler zwei Figuren bewegt. Die Legion kann zum markierten Feind geschickt und auch genauso schnell zurückgeholt werden. Gleichzeitig ist es auch möglich, sich dank der Kette selbst zur Legion zu schwingen.
Im Verlauf des Spiels erhält man zudem fünf unterschiedliche Legionen, mit denen sich die Standard-Kombos noch erweitern oder verändern lassen. Mit ihnen lassen sich unter anderem mächtige Abschluss-Angriffe ausführen.
In »Astral Chain« dürfen wir neben den eher außergewöhnlichen Aufgaben, auch noch klassische Detektivarbeit ausführen. Hierbei handelt es sich häufig um kleinere Nebenaufgaben. Der Spieler muss Hinweise sammeln, um schlussendlich herauszufinden, warum eine Person einfach verschwunden ist. Am Ende eines solchen Abschnittes werden alle Indizien auch nochmal vorgelegt und je nachdem, ob man die richtigen passend zum Dialog wählt, wird man entsprechend bewertet.
Die Biest-Legion kann genutzt werden, um Müllhaufen zu durchwühlen und Fährten aufzunehmen, wohingegen die Schwertlegion verseuchte Passanten heilen und Verdächtige abhören kann. Die Bogen Legion kann hingegen genutzt werden, um versteckte Schalter aus der Ferne zu betätigen.
Außerdem bekommt man ein so genanntes IRIS zu Verfügung, die grundsätzlich eine Erweiterte Realität darstellt und mit dem man im Spiel unter anderem auch durch Wände sehen, aber auch alle Aufgabenmarker finden kann.