Trong Final Fantasy IV, người chơi điều khiển một nhóm tối đa năm nhân vật và hoàn thành các nhiệm vụ để có thể tiếp tục câu chuyện. Các nhân vật có thể di chuyển và tương tác với những nhân vật không chơi được khác và kẻ thù trên bản đồ thực địa, có thể đại diện cho nhiều bối cảnh khác nhau, chẳng hạn như tòa tháp, hang động và rừng. Việc du hành giữa các khu vực được biểu thị trên bản đồ thế giới (world map). Người chơi có thể dừng chân ở các thị trấn để hồi phục sức khỏe nhân vật, mua trang bị và truy tìm manh mối về điểm đến tiếp theo của họ.[3] Người chơi đồng thời cũng phải chiến đấu với quái vật trong các cuộc đụng độ ngẫu nhiên trên bản đồ thế giới và trong các dungeon. Trong trận chiến, người chơi ra lệnh cho nhân vật thực hiện hành động bằng các tùy chọn chiến đấu, sử dụng phép thuật hoặc một vật phẩm, rút lui, thay đổi vị trí nhân vật, phòng thủ hoặc tạm dừng trò chơi. Một số nhân vật có khả năng đặc biệt. Final Fantasy IV là trò chơi đầu tiên và duy nhất trong loạt trò chơi cho phép người chơi điều khiển tối đa năm nhân vật cùng lúc trong một nhóm, các trò chơi trước đó chỉ cho phép người chơi điều khiển tối đa bốn nhân vật.[4][5][6]

Nhân vật điều khiển được và quái vật đều có chỉ số gọi là điểm sức khỏe (HP), thanh điểm sức khỏe của nhân vật được biểu thị bên dưới màn hình chiến đấu chính. Các đòn tấn công sẽ làm giảm lượng điểm sức khỏe của nhân vật (hoặc quái vật) cho tới khi họ (hoặc chúng) không còn điểm sức khỏe, lúc đó các nhân vật sẽ bất tỉnh hoặc quái vật sẽ chết. Nếu tất cả các nhân vật bị hết điểm sức khỏe, trò chơi kết thúc. Tuy nhiên, trò chơi vẫn có thể được khôi phục lại từ một tập tin trò chơi đã lưu.[3] Người chơi có thể hồi phục điểm sức khỏe của các nhân vật bằng cách cho họ ngủ trong quán trọ hoặc sử dụng các vật phẩm trong kho chứa đồ của nhóm, chẳng hạn như bình thuốc hoặc cũng có thể sử dụng phép thuật chữa thương của một số nhân vật. Trang bị (chẳng hạn như kiếm và áo giáp) có thể mua ở thị trấn hoặc tìm thấy trong các hòm kho báu ở các dungeon. Chúng được sử dụng để tăng lượng sát thương gây ra lên quái vật hoặc giảm thiểu sát thương nhận vào.[5] Người chơi có thể chọn nhân vật nào sẽ ở vị trí tiền tuyến hoặc nhân vật nào sẽ ở hậu phương trong trận chiến. Tùy thuộc vào loại tấn công mà vị trí của nhân vật sẽ ảnh hưởng đến sát thương nhận vào và gây ra.[5]

Final Fantasy IV là trò chơi Final Fantasy đầu tiên ra mắt hệ thống Active Time Battle (ATB) của Square, khác với cơ chế đánh theo lượt của các phần trước trong loạt trò chơi.[5][6][7] Hệ thống ATB tập trung vào việc người chơi ra lệnh cho các nhân vật thực hiện hành động trong thời gian thực của trận chiến.[8] Hệ thống này đã được sử dụng trong nhiều trò chơi sau này do Square sản xuất.[4]

Mỗi nhân vật đều có những điểm mạnh và điểm yếu nhất định; ví dụ, một pháp sư có chỉ số sát thương phép cao thường có khả năng phòng thủ thấp, trong khi một đấu sĩ thiên về sát thương vật lý thường có chỉ số tốc độ thấp. Giống như các trò chơi Final Fantasy khác, nhân vật có thể học được những kỹ năng mới, tăng thêm chỉ số mỗi khi được thăng cấp. Phép thuật (Magic) được phân thành nhiều loại khác nhau – "Trắng" (White) có tác dụng tốt đến nhân vật như hồi phục điểm sức khỏe, giải hiệu ứng xấu hoặc hỗ trợ; "Đen" (Black) thì ngược lại, có thể gây sát thương, niệm hiệu ứng xấu lên quái vật hoặc đồng đội; còn "Triệu hồi" (Summon) (hoặc "gọi") để triệu hồi quái vật tấn công hoặc thực hiện một chức năng đặc biệt.[3] Loại thứ tư, "Nhẫn thuật" (Ninjutsu), bao gồm phép thuật hỗ trợ và tấn công và chỉ có thể dùng cho một nhân vật. Nhân vật dùng phép thuật, chiếm tám trong số mười hai nhân vật có thể chơi được, học được phép thuật mới ở những cấp độ kinh nghiệm được lập trình sẵn hoặc từ các sự kiện trong cốt truyện cố định. Trò chơi đã cố gắng tạo cân bằng, tăng số lượng vật phẩm và phần thưởng nhận được để người chơi không phải vất vả cày cuốc.[9] Do khả năng xử lý tốt hơn của Super NES, Final Fantasy IV có đồ họa được cải thiện so với các tựa Final Fantasy trước được phát hành trên NES. Trò chơi sử dụng kỹ thuật Super NES Chế độ 7 để cải thiện hình ảnh hiệu ứng phép thuật và giúp cho du hành tàu bay trở nên kịch tính hơn bằng cách thu phóng bản đồ và chỉnh độ nghiêng mặt phẳng để có hình chiếu phối ảnh góc nhìn cao.[10]