Valkyria Chronicles 4 diễn ra trong cùng một khung thời gian như phần Valkyria Chronicles gốc, nhưng tập trung vào một dàn nhân vật mới với góc nhìn riêng biệt. Bối cảnh của nó được đặt trên lục địa Europa, nơi Chiến tranh Châu Âu thứ hai diễn ra giữa Liên bang Đại Tây Dương (Atlantic Federation) và Liên minh Hoàng gia phía Đông (Eastern Imperial Alliance).
Trong một nỗ lực cuối cùng hòng dứt điểm cuộc chiến và chiếm đóng kinh đô, phe Liên bang bèn thực hiện Chiến dịch Bắc Thập tự, và gửi chỉ huy Claude Wallace – cùng những người bạn của anh ta trong Squad E – đến để chiến đấu với các binh sĩ đế quốc và Valkyria.
Tương tự các phiên bản trước, Valkyria Chronicles 4 vẫn mang đến lối chơi đậm chất chiến thuật, cho phép bạn điều khiển các đơn vị trong một nhóm quân và tham gia vào các nhiệm vụ chống lại kẻ thù. Trò chơi giới thiệu thêm một class lính mới là Grenadier, có thể bắn đạn cối gây sát thương trên diện rộng.
Hệ thống Brave cũng được tích hợp, sử dụng khi một người lính đồng minh bị bắn hạ và sắp chết. Khi được sử dụng, người chơi có thể dùng 1 CP và tăng chỉ số của các đơn vị đồng minh với kỹ năng “Entrust”; hoặc có thể khôi phục 1 AP với khả năng di chuyển và tấn công, trong khi được bất tử cho một hành động với kỹ năng “Stand Up”.