Spelet utspelar sig i Algol-stjärnsystemet, som har tre planeter: Palma, Motavia och Dezoris. Kung Lassic har blivit en grym tyrann, och Alis ger sig ut på ett uppdrag för att hämnas sin bror och besegra honom.

Phantasy Star är ett rollspel där Alis rekryterar Myau, Odin och Noah, var och en med unika förmågor. Gruppen delar inventarier och utrustning. Spelet använder top-down-perspektiv i världskartan och förstapersonsperspektiv i fängelsehålor och strider. Spelaren kan besöka städer, köpa utrustning, prata med NPC:er och använda fordon för att navigera.

Striderna är turbaserade med attacker, magi, föremål eller flyktmöjligheter. Fängelsehålor är labyrintiska och fyllda med monster, bossar och skatter, där vissa kistor innehåller fällor. Karaktärerna kan nå nivå 30 och förbättra färdigheter och statistik. Om Alis dör slutar spelet, men andra partimedlemmar kan återupplivas. Gruppen kan resa mellan planeter med pass, och spelaren kan alltid kolla status, hantera föremål och spara via menyn.