Hi-Fi RUSH рассказывает увлекательную историю о молодом парне по имени Чай, который, будучи заядлым любителем музыки и лишившись одной руки, решает участвовать в проекте под названием «Армстронг». В рамках этого проекта компания Vandeley Technologies предлагает людям с физическими ограничениями механические импланты, однако требует от них работать на корпорацию. После получения протеза Чай ожидает, что ему предстоит стать мусорщиком, но в ходе операции в его тело случайно вживляют музыкальный плеер, который наделяет его необычными способностями. Теперь корпорация считает его ненадежным элементом и начинает охоту на него. Чай сбегает и встречает таинственную кошку по имени 808, управляющую хакером. Вместе они решают выступить против злой компании и разоблачить её истинные намерения. Постепенно к ним присоединяются новые союзники. Сюжет игры подается через анимационные вставки, а трехмерная графика, стилизованная под сел-шейдинг, создает атмосферу, напоминающую мультфильм или живой комикс.
Игровой процесс сочетает в себе элементы ритм-игры, приключенческого экшена и слэшера с видом от третьего лица. После несанкционированного эксперимента Чай получает способность воспринимать окружающий мир в ритме музыки. Элементы окружения начинают пульсировать в такт, позволяя игроку легче ориентироваться. Также доступен специальный индикатор, который упрощает игру. Во время сражений с врагами, представляющими собой механических существ, необходимо попадать в ритм для нанесения мощных ударов, повышения рангов и получения большего количества очков.
Игрок может выполнять различные комбо, уклоняться, прыгать и осуществлять совместные атаки. Среди врагов есть и боссы, а схватки с ними чередуются с моментами, когда игроку предстоит преодолевать лазеры и другие опасные препятствия, с меняющимся ракурсом камеры. Атмосферу игры подчеркивает уникальный саундтрек, в который входят композиции, написанные разработчиками, а также треки от известных музыкальных групп, таких как The Prodigy и Nine Inch Nails.