Neuf robots aux compétences distinctes s'affrontent dans une arène, luttant pour remporter la victoire. SD Robo Battle Arena est jouable en solo dans les modes « Campaign » ou « Quick Battle ». Si vous le souhaitez, vous pouvez également prouver vos compétences face à votre ami(e) en l'affrontant dans la section « Multiplayer », qui propose les modes de jeu « Survival », « Capture the Flag » ou « Deathmatch », tous aussi divertissants les uns que les autres. Vous pouvez réaliser des attaques plus efficaces avec les armes qui apparaissent dans les boîtes. De plus, vous pouvez augmenter le nombre de robots dans l'arène jusqu'à six.