Игроку достаётся роль персонажа по имени Каим, который прожил уже тысячу лет, но при этом ничего не помнит о своём прошлом. Вместе со своими друзьями он должен исследовать мир, чтобы восстановить все воспоминания и найти того, кто является виновником его беспамятства. 

В Lost Odyssey используется традиционная пошаговая система боя, встречающаяся в большинстве японских ролевых игр, наподобие ранних серий Final Fantasy. Карта мира позволяет игроку перемещать отряд между соседними городами или областями на карте, а на поздних этапах игры игроку предоставляется больше свободы в исследовании мира с помощью океанских кораблей.

В городах и посёлках есть гостиницы, где игрок может восстановить здоровье отряда, посетить магазины для покупки и продажи снаряжения, а также воспользоваться специальным пунктом, который позволяет сохранять прогресс игры. Во время исследования определённых областей игрок будет сталкиваться с монстрами, с которыми ему предстоит сражаться.