Phoenix Wright: Ace Attorney Trilogy объединяет три части адвокатского симулятора с элементами приключения. Игрок выступает защитником Феникса Райта: он расследует преступления, осматривает места происшествий, собирает улики и беседует со свидетелями, а затем отстаивает клиента в суде. Там предстоит выслушивать обе стороны, задавать вопросы и сопоставлять показания с найденными предметами. Защиту можно продолжать даже при наличии всего одной улики, подтверждающей невиновность обвиняемого; адвокат также может тянуть время, чтобы добыть дополнительные сведения.

В начале прохождения предусмотрены обучающие эпизоды. Во время расследования Райт беседует с детективом и осматривает статичную локацию, перемещая по ней курсор в поисках улик, которые другие могли не заметить. Встречные прохожие отвечают на вопросы, а иногда показывают обнаруженные ими предметы. Когда осмотр окончен, игра автоматически переводит действие в зал суда.

Задача защитника — убедить судью в невиновности клиента, тогда как прокурор старается помешать: приводит необычных очевидцев, предъявляет ещё не изученные улики и обращается к невероятным фактам. Райт может возражать и подкреплять свою версию доказательствами. Важны показания свидетелей и обвиняемых: после рассказов о событиях начинается перекрёстный допрос, во время которого участников спрашивают о разных деталях, а герой может уточнять ответы. Это наиболее деятельная часть игрового процесса: свидетель отвечает, защитник задаёт уточнения, прокурор просит судью отклонить вопрос как не относящийся к делу, а Райт доказывает обратное.

Дела отличаются масштабом: некоторые просты и коротки, другие запутанны и сложны. Историй много; они интересны и напоминают реальные события, а часть расследований затрагивает спиритуализм. По ходу игры Феникс берётся и за самые трудные дела, где необычная логика преступника складывает события в непредсказуемую цепь.