Главная героиня Interdimensional Vending Machine — бездомная, измождённая девочка, которая находит необычный торговый автомат. Он находится в тесном, гудящем месте между мирами: за японские иены аппарат выдаёт товары из незнакомых времён и реальностей. Чтобы добыть еду и продержаться ещё одну ночь, девочке приходится полагаться на него. Странные предметы нарушают привычные законы биологии и логики, а её борьба за выживание разворачивается в гнетущей атмосфере загадки.

Игровой цикл включает сбор монет на улицах ночного города, покупку случайных товаров и их употребление с непредсказуемым результатом. На улице героиня просит милостыню и наблюдает за прохожими: кто-то бросает ей монету, кто-то отвечает жестоким замечанием, а кто-то издаёт нечто совсем нечеловеческое. Затем собранные деньги уходят на случайный предмет из автомата; этот процесс составляет основу игры и продвигает основной сюжет. Ей также предстоит постараться сохранить рассудок и дожить до рассвета.

То, как героиня распорядится приобретёнными товарами, определяет её шансы на выживание. Некоторые из них утоляют голод или жажду, тогда как другие причиняют вред либо вызывают необычные необратимые изменения тела. Один предмет, например, придаёт сил, а другой может лишить девочку способности говорить. Эти решения напрямую отражаются на сюжете: действия, совершённые ранее, определяют, к какой из нескольких концовок придёт персонаж.