В Rhythm Doctor лечат пациентов, подстраивая действия под музыкальный ритм: нужно нажимать нужные клавиши точно в такт. Музыка здесь обладает целебным действием, а от точности игрока зависит, насколько лучше станет больному.

Необычные недуги пациентов связаны с музыкальной теорией — среди них полиритмия, гемиолы, атональность и синкопы. Игровой процесс знакомит с музыкальной теорией. У каждого пациента есть медицинская карта с подробной историей болезни.

В игре свыше 20 уровней с собственными сюжетами. Каждая глава посвящена отдельной ритмической концепции; среди персонажей — множество врачей и уникальных пациентов. Можно играть в одиночку или в кооперативе. Визуальное оформление включает около 50 эффектов и фонов.

Игроки могут создавать собственные уровни: редактор позволяет добавлять свои композиции и придумывать ритмы, такты и эффекты. Для опытных игроков предусмотрен Night Shift — режим с повышенными сложностью, скоростью и количеством ритмов.