《异度神剑X 终极版》的世界规模甚至远超许多同类RPG作品，玩家的任务便是从新建立的新洛杉矶出发寻找飞船的残骸，每完成一项任务玩家的队伍中角色的牵绊值会有一定提升，当牵绊值达到一定程度后就能解锁对应事件。这些特殊剧情为角色补充了额外的背景故事，当某个角色的牵绊值足够高时，还能解锁他们的专属牵绊任务。而完成这些任务的奖励也是最丰厚的，其中最重要的就是主角可以借此学习独特的战斗技能，这些技能无法通过升级获得。
此外终极版还加入了全新的可招募角色和额外的剧情内容，虽然新洛杉矶是游戏中唯一的人类城市，但米拉的其他地区不乏外星生命的存在，这里的生物种类很多且都有独特的习性。有些怪物不会主动攻击玩家，而有些则只会在靠近时才表现出敌意。随着推进剧情就能解锁游戏中的机甲机偶，这些机甲不仅能大幅提升移动速度，在学会飞行之后甚至还会更快。然而当驾驶机甲时，有些原本不会主动攻击玩家的怪物可能会变得更具攻击性，因此在某些情况下步行穿越危险区域反而比驾驶机甲更安全。
异度神剑系列的战斗系统采用实时战斗机制，但《异度神剑X 终极版》玩起来更接近MMORPG的战斗风格，角色和敌人都会自动进行普通攻击，而玩家需要在屏幕下方选择强力的战技。主动释放战机的使用顺序也至关重要，比如某些攻击可以让敌人倒地，而另一些战机则是对倒地的敌人特攻。
另一个独特的机制是灵魂呼喊，玩家和队友在战斗时会随机喊出特定指令，暗示玩家使用该技能。例如带有异常状态效果的战技，如果按照提示释放技能就能触发对应的紫色灵魂呼喊，为整个队伍带来增益效果。其中最显著的新增要素之一便是快速填充，在战斗过程中自动攻击会逐渐填充快速填充条，玩家可以消耗部分能量来立即重置任意战技的冷却时间从而立刻释放该技能。
在《异度神剑X 终极版》中，未出战的角色也可以在后台获取经验值了，这一改动进一步减少了更换角色的不便。在角色培养方面每位队员都有固定的职业，但玩家角色可以自由切换职业，通过不同的职业路线可以提升等级学习新的战技和被动技能，这种系统能够自由组合技能找到最合适自己风格的战斗配置。
