Girls 'Frontline é um jogo de antropomorfismo moe em que o jogador controla personagens androides, conhecidos no jogo como "T-Dolls" ou "Tactical Dolls", cada um dos quais representa uma arma de fogo do mundo real. O jogador joga como um comandante recém-recrutado de uma área que comanda os T-Dolls em batalha e organiza os escalões, bem como o bem-estar dos T-Dolls. As batalhas são uma mistura de quebra-cabeças de estratégia baseados em turnos em um mapa definido com inimigos que podem se mover, nós de itens aleatórios e heliportos/nós de comando, a partir dos quais o jogador pode convocar seus próprios escalões ou escalões de suporte, que são escalões que o amigo do jogador define em seu perfil para ser usado por outros, e batalhas em tempo real com escalões inimigos. As batalhas são, na maior parte, automatizadas, embora o jogador possa ativar as habilidades especiais dos T-Dolls manualmente, se desejado, ou ordená-las para diferentes pontos em formação (que o jogador pode organizar fora da batalha para ser definido como a formação padrão ao entrar em uma batalha) ou para se retirar em ordem para conservar a saúde ou os recursos). Os jogadores também têm a opção de retirar escalões específicos da missão, se desejarem. A jogabilidade progride ao jogar nas missões de campanha, missões de apoio logístico ou simulações de combate para subir o nível de cada T-Doll. O jogo também apresenta elementos de gacha, como na produção e produção pesada de T-Dolls e equipamentos, ou no Dormitório com figurinos e conjuntos de móveis para os T-Dolls por tempo limitado, com vários conjuntos e figurinos disponíveis por um tempo limitado, antes de mais alguns conjuntos e fantasias são reveladas e adicionadas. Depois de um tempo, fantasias antigas de eventos anteriores da gacha serão adicionadas à loja "Black Card", onde os jogadores podem trocar uma quantidade de Cartas Pretas (obtidas ao presentear T-Dolls com uma fantasia duplicada que já foi presenteada antes) por uma fantasia de um conjunto de gacha anterior. Os jogadores podem personalizar seus dormitórios com móveis e interagir com as interpretações Chibi das T-Dolls no escalão correspondente a esse dormitório. Eles também podem presentear a comida e a fantasia dos T-Dolls, o que aumenta o carinho dos T-Dolls. O afeto também é obtido com o sucesso na batalha e é perdido quando os T-Dolls morrem (a menos que seja uma batalha de chefe) ou quando outro T-Doll no mesmo escalão morre.

O ano é 2060. A guerra mergulhou o mundo no caos e na escuridão, e a responsabilidade de restaurar a ordem recai sobre aqueles de nós que sobreviveram. Agora é a hora de revisitar seu passado. Use seu dom em táticas e comande seus T-Dolls na luta para desvendar a conspiração de longo alcance que permeia o mundo. Pelo bem da humanidade e do nosso futuro, junte-se a nós...