Игроки в роли Юри Козукаты, Рена Ходжо и Миу Хинасаки отправятся на поиски исчезнувшего на горе Хиками человека. Чтобы победить духов, обитающих в горах, им придется овладеть Camera Obscura — уникальной камерой, которая может наносить урон призракам при съемке.
Каждый удачный снимок заставляет духа испускать Фрагменты духа, и если игрокам удастся запечатлеть в одном кадре призрака и эти загадочные фрагменты, они смогут нанести мощный урон атакой Fatal Frame. Улучшение деталей камеры, например, установка более мощного объектива или замена пленки, позволяет делать более мощные снимки.