Крошечный 10-сантиметровый робот Чиби-Робо спасает природные ресурсы мира от крошечных инопланетян гиорианской расы. С помощью своего друга Телли он пересекает мир и мешает гиоранцам красть ресурсы.
Чиби-Робо имеет 2 атаки: «удар хлыстом», в качестве которого выступает его розеточный шнур, и фирменный навык Zip Lash. Последний выглядит так: когда игрок удерживает кнопку Y и заряжает способность, шнур протагониста вылетает на большой скорости; шнур может отскакивать от стен, тем самым позволяя за один раз поразить нескольких врагов или нажать несколько переключателей. Кроме того, шнур позволяет Чиби-Робо забираться на большую высоту.
В игре есть рулетка со словами. Загадав слово и прокрутив колесо, игрок попадает на тот или иной следующий уровень, причем возможны неоднократные повторения уровней. Опция покупки новых плиток на замену старых плиток с кольца позволяет избавиться от повторения уровней.
На каждом уровне есть немало предметов. Среди них различные конфеты, 3 звездные медали и 3 чиби-тота. Чиби-тоты похожи на Чиби-Робо, только меньше в размерах. Если чиби-тота ударить шнуром, он сломается, поэтому чаще всего необходимо хватить или преследовать его, чтобы поймать. Также на каждом уровне есть медали, которые даются за: неиспользование предметов, неполучение урона, неиспользование контрольных точек.
Amiibo-фигурка Чиби-Робо в игре обладает несколькими функциями. Ею можно заряжать Чиби-Робо до 2,000 единиц жизни, давать ему более дальнобойный шнур и раскрывать в его доме машину Чиби-капсула. Чиби-капсула дает различные цифровые коллекционные фигурки, с помощью которых можно создавать сцены. Эти сцены можно фотографировать и выкладывать в Miiverse. Использование Чиби-капсулы стоит монет, которые собираются на протяжении игры. В конце каждого уровня Amiibo можно повысить при помощи очков опыта. С каждым уровнем Amiibo приобретает степень редкости фигурок, которые отображаются в Чиби-капсуле, а также количество времени, в рамках которого игрок может использовать Amiibo для вызова Супер Чиби-Робо.
В каждом мире появляется один игрушечный NPC. Каждый просит Чиби-Робо принести ему различные конфеты, разбросанные по миру. Каждой игрушке можно передать 3 конфеты за раз; так как игрушка перемещается от уровня к уровню в рамках мира, для передачи всех конфет Чиби-Робо должен выходить с текущего уровня и переходить на следующий уровень. После передачи конфеты отображается очень короткая катсцена, в которой игрушка рассказывает историю или описывает конфету. После передачи всех конфет из данного мира игрушка дает Чиби-Робо подарочный ящик с костюмом.
После каждого пройденного уровня открываются новые цели. В каждом уровне, не считая транспортных и боссовых уровней, есть невраждебный маленький синий инопланетянин со шнуром в груди. Его нужно схватить и перенести к специально обозначенной области, где его заберет спасательный НЛО. Чиби-Робо для выполнения этой задачи должен размахивать инопланетянином как лассо. Тогда инопланетянин запоет, и спасательный корабль прилетит на пение. В конце Чиби-Робо должен прицелиться и метнуть инопланетянина в сторону корабля. Инопланетянин даст ему красный сундук сокровищ. Изредка он дает золотой сундук, в котором находится новое снаряжение для Чиби-Робо. Кроме того, открывается одна цифра из 5-цифрового кода, которой можно делиться с другими игроками из Mii-verse. Если игроки найдут все 5 цифр (каждому игроку выпадает лишь одна цифра), то смогут получить снаряжение, введя код в Чиби-компьютер в доме Чиби-Робо.
