Het verhaal van Atelier Rorona speelt zich af in het arme, geïsoleerde koninkrijk Arland. Een rondreizende alchemist bezoekt het koninkrijk en laat de bewoners zien hoe ze de verlaten technologische relikwieën van nabijgelegen ruïnes kunnen gebruiken. Dit luidt een nieuw tijdperk van welvaart in het koninkrijk in. Als beloning staat de koning de alchemist toe een alchemiewerkplaats binnen het koninkrijk te openen. Vele jaren later is de werkplaats vrijwel vergeten. Op een dag krijgt de workshop een ultimatum van de koning: bewijs het nut over drie jaar of krijg de sluiting. De huidige eigenaar laat de werkplaats over aan Rororina Frixell, haar jonge en onervaren leerling. Bekend bij haar vrienden als Rorona, volgt het spel de alchemist-in-opleiding en haar metgezellen terwijl ze probeert twaalf uitdagingen te voltooien om haar werkplaats open te houden.
Het elfde spel in de Atelier-serie, Atelier Rorona, deelt veel elementen met eerdere delen, waaronder item-synthese en turn-based gevechten. De spelwereldkaart wordt weergegeven door statische menu’s waarin steden, velden en bossen bezocht kunnen worden. Na het laden van deze gebieden verkent de speler de 3D-omgevingen vanuit een third-person view. Vijanden zijn zichtbaar in de omgeving en schakelen over naar aparte gevechtsmodus wanneer ze gevechten zijn. Het gevechtssysteem legt de nadruk op het gebruik van items om vaardigheden te verhogen, statuseffecten op te wekken en de omgeving te manipuleren. Wanneer hij Arland niet verkent voor quests en synthese-ingrediënten, communiceert de speler met de bewoners van het koninkrijk in gesprekken en cutscenes die lijken op visual novels. Er zijn meerdere verhaallijnen en eindes, afhankelijk van de gemaakte keuzes en de personages die de speler kiest om te helpen.



