Hatsune Miku: Project DIVA F 2nd é um jogo de ritmo e é a sequência direta de Hatsune Miku: Project DIVA F. O jogo deve ter um estilo de jogo semelhante ao seu antecessor, apresentando novas músicas, músicas de jogos anteriores e módulos de personagens. Novos mecanismos originais do jogo incluem notas deslizantes na tela sensível ao toque e notas duplas. A sala DIVA também apresenta vários minijogos que podem ser jogados, incluindo um jogo de bater palmas. Outra nova adição ao Project DIVA F 2nd em relação ao jogo anterior é a capacidade de mudar as capas para o modo de jogo de ritmo, onde designs de capas decorativas podem ser baixados como DLC. O jogo oferece suporte a salvamento cruzado entre os sistemas PS Vita e PS3.