Vaším úkolem je probojovat se skrz Mystery Dungeony, které se na vaší cestě objeví a odhalit nepřátelská spiknutí, které sužují váš nový domov a jeho pokémoní obyvatele. Žádný z dungeonů se neobjeví na cestě dvakrát, čímž se vám nabízí nekonečné množství možností, do kterých se může váš příběh rozvinout.

V této nové hře mohou hráči objevovat Mystery Dungeony pouze pomocí Magnagatů, tajemných portálů, které se aktivují, pokud pomocí kamery Nintenda 3DS scanujete kulaté tvary z reálného světa, jako je fotbalový míč nebo ciferník hodin. Jakmile jednou Magnagaty objevíte a vstoupíte skrz něj do nového Mystery Dungeonu. Předměty a peníze, které získáte při úspěšném splnění misí objevených za Magnagaty můžete použít také v hlavním dobrodružství.

Pokémon Mystery Dungeon: Gates to Infinity představuje také lokální multiplayer přes bezdrátové připojení, který umožňuje hrát dohromady až 4 hráčům.