Zum ersten Mal in der "Atelier"-Serie verfügt "Atelier Sophie 2: The Alchemist of the Mysterious Dream" über ein Kampfsystem, in dem man ohne Ladezeiten oder separate Screens sofort in die Gefechte gegen zahlreiche fantasievolle Monster startet und Kämpfe und Erkundungen somit nahtlos ineinander übergehen. In diesem neuen Kampfsystem können sich bis zu sechs Gruppenmitglieder für Multi-Linked Turn-Based Battles zusammenschliessen und zwei Teams bilden: das "Angriffsteam" an der Spitze und das "Unterstützungsteam" an der Rückseite.
Darüber hinaus können beide Teams mit Hilfe von Twin Actions gemeinsam angreifen oder ein Team führt einen Angriff aus, während das andere Team seine nächste Attacke vorbereitet.
Mit dem integrierten Fotomodus lassen sich die Lieblingsmotive im Spiel festhalten, beispielsweise die wunderschönen Umgebungen, die Gruppenmitglieder, die Bewohner von Roytale und die vielen verschiedenen Monster! Mit einer Vielzahl von Bearbeitungsfunktionen können die Spieler unvergessliche Bilder von Sophies epischer Reise erstellen.