Pelin alkuasetelmassa on yhtä ja toista tuttua. Peli perustuu peittelemättä toiseen maailmansotaan, vaikka nimistöä ja karttoja on muuteltu. Europa-mantereella jytisee vuonna 1930, kun mahtava idän imperiumi vyöryy yhtälailla mahtavaa länttä kohti. Puristuksissa suunnilleen Liettuan kohdalla on Gallian pikkuvaltio, jota puolustaa vakinaisen armeijan lisäksi uljas suojeluskunta. Pelin päähahmoja ovat Edelweiss-panssarivaunua komentava luutnantti Welkin, orpo leipurityttö ja tiedustelija Alicia, rasistisia luonteenpiirteitä ilmentävä rynnäkkötaistelija Rosie sekä Welkinin auktoriteettia epäilevä panssarintorjuntamies Largo. Kuten arvata saattaa, suojeluskunnan Ryhmä 7:n taistelut äityvät alun rajakahakasta eeppisiksi yhteenotoiksi vihollisen mielikuvituksellisia superaseita vastaan.
Huomiota herättävin piirre Valkyria Chroniclesissa on ilman muuta piirrosmainen grafiikka, joka on liikkeessä yhtä vaikuttavaa kuin kuvissakin. Jälki on itse asiassa niin lähellä täydellistä piirroselokuvan tasoa, ettei siitä malta olla etsimättä kauneusvirheitä, joita toki syynäämällä löytyy. Ääriviivoissa voi nähdä sahalaitaisuutta, puiden ja ruohikon toteutus voisi olla hiotumpi. Taisteluiden aikana kolmiulotteiset maastot taas ovat yksinkertaisia ja staattisia. Suurimman osan ajasta Valkyria Chroniclesin grafiikka kuitenkin hurmaa täydellisesti ja on ennen kaikkea tervetullutta vaihtelua strategiapelien totisessa maailmassa. Kun ääninäyttely, suureellinen orkesterimusiikki ja itse tarina odotettuine ja odottamattomine juonenkäänteineen ovat kunnossa, ei pelin sivuseikoissa ole valittamista.
Pelimekaniikkojen taholla Valkyria Chronicles tarjoaa tuttua kauraa lajityyppiin perehtyneille, mutta sisältää erottumiseen tarvittavat sääntömuunnokset. Peli etenee sotapäiväkirjan mukaan, jossa jokaisen taistelun välissä seurataan muutama juonta kuljettava välipätkä. Taisteluiden välissä voi myös käydä päämajassa kouluttamassa joukkojaan taisteluista ansaituilla kokemuspisteillä ja kehittämässä niiden varustusta sotasaalisrahoilla. Valkyria Chroniclesissa ei treenata yksittäisiä hahmoja, vaan kerralla koko hahmoluokkaa. Tiedustelijoihin panostetut pisteet nostavat siis jokaisen tiedustelijan tasoa, joten yksittäisillä taistelijoilla ei ole suoranaisia ominaisuuseroja taistelukentällä. Pientä taktikointia voi tehdä hahmojen Potential-luonteenpiirteillä. Joku saattaa olla kotoisin maaseudulta ja toimii siksi tehokkaammin heinikossa, toinen taas saattaa nähdä erityisen hyvin tai huonosti öiseen aikaan, kolmas inhota jotakuta neljättä - tai olla vaikka homo, kuten panssarintorjuja-Jann ja pioneeri-Dallas avoimesti ovat. Aseiden uudet kehitysversiot päivittyvät myös automaattisesti joukkojen käyttöön, joten joukkojen ja varusteiden säätämisen tarve on pieni. Yhteen taisteluun osallistuu 5-10 hahmoa.
Itse taistelut on toteutettu vuoropohjaisen ja reaaliaikaisen tavan sekoituksena. Vuoro alkaa kaksiulotteisesta karttanäkymästä, jossa näkee käytössä olevat komentopisteet ja yksiköiden sijainnin. Yksiköiden liikuttaminen maksaa komentopisteitä, jalkaväen liikuttaminen yhden ja tankin kaksi, ja valittuaan yksikön liikutettavaksi näkymä zoomaa kolmiulotteiselle taistelukentälle. Liikkuminen tapahtuu reaaliaikaisesti kuin missä tahansa pelihahmon ulkopuolelta kuvatussa toimintapelissä. Viholliset eivät kuitenkaan liiku samaan aikaan pelaajan kanssa, mutta ampuvat kylläkin liian lähelle mentäessä. Pelaaja voi liikkua rajallisen energiapalkin verran ja tehdä yhden toimenpiteen, eli ampua, heittää kranaatin, käyttää lääkintäpakkausta tai korjata panssarivaunua. Liikuttelun lopetettuaan näkymä palaa taas karttanäkymään, ja komentopisteiden loputtua on vihollisen vuoro.
Säännöstö on selkeä, sujuva ja pitää pelin soljuvana, mutta voi olla vanhan liiton strategistien mielestä liian salliva. Samaa yksikköä voi nimittäin liikuttaa monesti komentopisteiden sallimissa rajoissa, joskin liikkumiseen käytettävä energiapalkki ehtyy jokaisella kerralla lisää. Silti on täysin mahdollista ampua samalla sinkomiehellä vaikka kolme laukausta yhden vuoron aikana. Ratkaisu helpottaa melkoisesti kriittisten ohilaukausten paikkausta. Komento- tai liikepisteiden käyttämättä jättämisellä ei saavuta etua vihollisen vuoron ajaksi, sillä reagoivaan tulitukseen kykenevät yksiköt, siis vaunut, tiedustelijat, rynnäkköjoukot ja pioneerit ampuvat lähelle tulevia vihollisia joka tapauksessa oli pisteitä säästössä tai ei. Sinkomiehet ja tarkka-ampujat taas seisovat tumput suorina, vaikka vihollinen pistäisi ripaskaksi keskellä tulialuetta.
Ampumiseen liittyvä säännöstö on johdettu todellisia lainalaisuuksia liioittelemalla ja vähättelemällä toimivaksi kivi-paperi-sakset -kokonaisuudeksi. Luodit tehoavat jalkamieheen aseen tehon ja univormun paksuuden mukaan, mutta pääosumat ovat dramaattisen tuhoisia. Panssarivaunujen tykki ei tehoa jalkaväkeen kuin suoralla osumalla, jalkaväkeä riepottelevat kranaatit taas eivät tepsi panssariin tai panssaripukuisiin sinkomiehiin käytännössä lainkaan. Vain suojautuneen jalkaväen kestävyys nousee esiin ajoittain häiritsevänä. Hiekkasäkkiesteen tai kaivannon reunan taakse kyykistynyt taistelija nimittäin kestää kuulia yhtä monta otsaan kuin pikkuvarpaaseen, joten konepistoolin lippaallinen takaraivoon puolesta metristä ei välttämättä käy hengen päälle. Jalkaväki osaa myös väistää etusektorista tulevaa tulitusta, mutta en ikinä keksinyt mihin sääntöihin väistöliike perustuu. Joskus vihulaiset nimittäin maastoutuvat satojen metrien päästä tulevan tarkkuuskiväärin laukauksen tieltä, mutta seisovat kiltisti paikallaan järkälemäisen sinkomiehen laukaistessa raketin käkättimeen kolmesta metristä.
Turhin taisteluiden ominaisuus ovat Welkinin käskyt, joilla voi komentopisteitä vastaan nostaa yhden tai kaikkien hahmojen ominaisuuksia yhden vuoron ajaksi, parantaa omia joukkoja tai rysäyttää vihollista tykistökeskityksellä. Käskyjen vaikutukset ovat käytännössä niin pieniä, ettei kallisarvoisia komentopisteitä kannata tuhlata. Pientä kritiikkiä ansaitsevat myös muutamat tehtävät, joiden käsikirjoitettu kulku saattaa tehdä niin rajun käännöksen, ettei niitä käytännössä voi päästä läpi ensi yrittämällä. Vihollinen antaa juuri sopivan vastuksen, mutta taistelun tasapäisyys perustuu jälleen vihollisen ylivoimaan, ei tavanomaista parempaan tekoälyyn. Myös vihollisen näkymättömienkin yksiköiden liikkumisen odottelu vuorojen vaihteessa käy etenkin isoissa taisteluissa tylsäksi, vaikka muuten pelin kulku ja rytmi ovat strategiapelien ripeämmästä päästä. Läpipeluu kestää hyvinkin 30 tuntia, joten vastinetta rahalle riittää.
Valkyria Chronicles sijoittuu hankalaan lajityyppiin, sillä se vertautuu väkisinkin erinomaisiin Advance Wars -peleihin. Niille Valkyria Chronicles ei aivan pärjää, mutta on ilman muuta Playstation 3:n strategiapelivalikoiman helmi.