Hatsune Miku: Project DIVA F é um jogo de ritmo estrelado por Hatsune Miku ao lado de colegas Vocaloids Megurine Luka, Kaito, Meiko e as gêmeas Kagamine. Pressione os botões no ritmo de 38 músicas criadas por vários produtores musicais por meio do uso do software Vocaloid e use os pontos que você ganha ao limpar músicas para comprar fantasias para videoclipes ou vários itens e móveis para cada Sala DIVA de Vocaloid. Novidades nesta edição são as notas Star, que só podem ser tocadas esfregando a tela sensível ao toque do Vita ou sacudindo o analógico do controle do PlayStation 3. Além disso, novas mecânicas como "Chance Time" e Technical Zones são adicionadas às músicas para oferecer mais estratégia para pontuar alto, e o Modo AR (Modo Concerto ao Vivo no PlayStation 3) dá aos jogadores a chance de ver Miku executar sua rotina ao vivo em realidade aumentada. O Modo Editar também foi expandido, permitindo que os jogadores carreguem suas próprias músicas no jogo e criem videoclipes com mais opções do que nunca.