Zero Time Dilemma có cốt truyện tương tự hai phần trước, khi xoay quanh 9 nhân vật bị nhốt trong một ần hầm bởi một kẻ lạ mặt tên Zero. Bạn sẽ phải dẫn dắt các nhân vật chính giải các câu đố do tên lạ mặt đưa để có thể thoát khỏi nơi này. Tuy nhiên, những câu đố không chỉ đơn thuần là giải đáp suông mà đôi khi mỗi bước tính sai lầm sẽ phải trả giá bằng cả tính mạng.


Trong đoạn trailer, dàn nhân vật gồm chín người của tựa game Zero Time Dilemma được chia làm ba đội khác nhau gồm Carlos, Akane và Junpei trong Team C; Q, Eric và Mira trong Team Q; Diana, Phi và Sigma trong Team D. Zero kẻ chủ mưu sau vụ việc cùng chú chó tên Gabu chịu trách nhiệm truyền tải thông điệp giữa các đội với nhau. Zero Time Dilemma sở hữu lối chơi khá mới lạ, người chơi có thể lựa chọn hi sinh một vài thành viên của các nhóm để gia tăng cơ hội sống sót và thoát khỏi nơi bí ẩn này cho các thành viên còn lại. Quyền sinh sát chín nhân vật bị kéo vào vòng xoáy đáng sợ này đều nằm trong tay người chơi.