Шутер с элементами хоррора на выживание, действие которого разворачивается в руинах постапокалиптического Токио 2036 года. Главная героиня игры Миша занимает должность оператора общественной безопасности и работает на Временное правительство. Её основная задача заключается в защите карантинного города Шин-Чиба и истреблении ёкаев — сверхъестественных существ родом из японского фольклора. По мере выполнения своей миссии Миша постепенно раскрывает зловещую тайну, угрожающую остаткам человеческой цивилизации.

Игровой процесс Nightmare Operator органично сочетает напряженные перестрелки в духе классических хорроров на выживание с продвинутой системой развития навыков персонажа. Ключевой особенностью боевой механики выступает высокотехнологичное модульное оружие Миши. Оно позволяет оперативно переключаться между различными боевыми модулями с помощью специальных команд. Каждый модуль наносит уникальный элементальный урон, накладывая на противников разнообразные негативные эффекты — от заморозки и оглушения до кровотечения.

Во время исследования руин некогда величественного Токио, можно будет найти разнообразие оружейных модулей. Принимать решение об их размещении в доступных слотах и назначении конкретным командам предстоит самому игроку. Подобный подход позволяет создавать уникальные комбинации модулей, настраивая арсенал в соответствии с индивидуальным стилем прохождения.

Что касается врагов, то противостоять главной героине будут ёкаи — ожившие легенды из городских преданий и древней японской мифологии. Однако облик этих чудовищ существенно отличается от традиционных изображений. Фактически, это первоисточники, породившие знакомые истории и сказания. Столкнувшись с ними лицом к лицу, игроку предстоит сохранять хладнокровие и демонстрировать филигранное владение оружием, даже когда ужасающие твари подбираются вплотную.