Gravity Falls: Legend of the Gnome Gemulets é um jogo de plataforma de rolagem lateral. Os jogadores assumem o controle de Dipper e Mabel, e podem alternar livremente entre eles a qualquer momento durante o jogo. Os dois personagens têm habilidades diferentes. Dipper pode combater inimigos com uma arma de curto alcance chamada Gnome Battle Cuffs e procurar pistas usando uma lanterna, enquanto Mabel pode utilizar um gancho para alcançar terrenos altos e combater inimigos com ataques à distância por suas "mangas de suéter aprimoradas com Velo de Deslumbramento".

Em Gravity Falls: Legend of the Gnome Gemulets, uma crise tomou conta do reino dos Gnomos – e apenas Dipper e Mabel podem salvar o dia. Os gêmeos Pines devem trabalhar juntos para coletar ferramentas e armas ao redor de Gravity Falls, enquanto tentam resolver mistérios e se preparar para encontros com criaturas paranormais e sobrenaturais. Em sua perigosa jornada, eles terão que lutar contra inimigos temíveis que bloquearão seu caminho e, por fim, restaurarão a ordem no reino.