В Sofia in Exchange for Lies вы примеряете роль отдалённого психиатра Филиппа, которому поручено расследовать убийство кандидата в президенты - подозреваемая в этом преступлении девушка по имени София. У неё диагностировано диссоциативное расстройство личности: внутри её разума таятся сразу несколько "Я", каждое со своими страхами и воспоминаниями. Ваша задача через видеокамеры допроса шаг за шагом выуживать из неё правду и находить ту личность, что хранит ключ к разгадке.

Игровой процесс строится вокруг переписки с Софией: вы вводите поисковые ключевые слова, чтобы задавать ей вопросы и отслеживать скрытые намёки в её ответах. Как только разговор затрагивает слишком болезненную тему, у девушки учащается пульс, и её личность меняется, открывая новый взгляд на произошедшее. Все темы и найденные подсказки сохраняются в виде карты слов, по которой вы перемещаетесь между эпизодами допроса и постепенно соединяете фрагменты одной истории.
Чтобы выведать ещё больше секретов, вы можете посылать Софии "подарки" - предметы, вызывающие у разных личностей разные реакции, и тем самым вызывать новые эмоциональные отклики и воспоминания. Кроме того, сама София заинтересована в том, как вы отвечаете на её вопросы: от ваших реакций зависит, насколько откровенно она будет с вами говорить.
В зависимости от того, какие темы вы поднимете, какие слова подберёте и какие подарки выберете, вы получите одну из нескольких развязок. Игра предлагает полностью озвученные на японском диалоги, точную, стилизованную под психологический триллер графику от художника Хиро Киёхары и погружает в интерактивный детектив, где каждое слово может стать решающим.