Hatsune Miku: Project Diva F est un jeu de rythme et la cinquième entrée dans le Hatsune Miku: Project Diva Series of Vocaloid Rhythm Games. C'était également le premier match de la série Project Diva à sortir dans l'Ouest. Comme l'original, le jeu utilise principalement des vocaloïdes, une série de logiciels de synthétiseur de chant et les chansons créées à l'aide de ces vocaloïdes, notamment le Hatsune Miku virtuel-diva. Le jeu conserve les mêmes mécanismes de jeu de base de la série, mais avec plusieurs nouveaux changements, notamment l'ajout du symbole "étoile" aux symboles existants du jeu de croix, cercle, carré, triangle et flèches. Le symbole "étoile" représente le mouvement "Scratch" où au lieu d'appuyer sur les boutons du visage comme d'habitude, les joueurs frottent l'écran ou déclenchent le bâton analogique, selon le système utilisé. "Chance Time" a été modifié à partir des versements précédents, chaque battement réussi remplissant une jauge en forme d'étoile en bas à gauche de l'écran. Lorsqu'il est rempli, il déclenche un dernier symbole de rayures qui, s'il est marqué avec succès, changera le résultat de la scène. Un autre nouveau mécanicien est le mécanicien de "zone technique". Lorsque cela se produit pendant une chanson, les joueurs doivent maintenir un combo ininterrompu dans ce délai pour les points bonus.