Atelier Sophie 2: The Alchemist of the Mysterious Dream cuenta con un sistema de combate por turnos, como otros muchos JRPG y anteriores entregas de la saga Atelier. En esta ocasión, se ha intentado hacer un sistema mucho más ágil, y para ello veremos a los enemigos en tiempo real mientras exploramos, y la batalla comenzará en el momento en el que nos acercamos y los golpeamos, o ellos se acercan y nos atacan, sistema que se ha denominado como "Batallas perfectas" (
Seamless Battles), que comienzan en el lugar donde atacas a un enemigo.
En estas "Batallas por turnos de enlaces múltiples" vamos a contar seis personajes que controlaremos por turnos, combinando dos equipos de tres personajes en la vanguardia (adelante) y tres personajes en la retaguardia (detrás) para disfrutar de un combate más estratégico. Enfréntate a poderosos enemigos con "Dual Trigger" o Acción doble, un movimiento especial desatado por dos personajes que se unen.
Por primera vez en la saga tendremos un sistema de combate de forma instantánea, sin tiempos de carga ni pantallas separadas, lo que permite que el juego fluya sin problemas entre la exploración y el combate. En este nuevo sistema, hasta seis componentes del grupo podrán unir sus fuerzas en "batallas por turno multienlazadas". Estos miembros del grupo se dividirán en dos equipos: el "equipo de asalto" formado por tres componentes de la parte delantera y "el equipo de apoyo" con tres miembros de la parte trasera.
Una de las habilidades que incorpora este sistema son los combates de Acción Doble. En este caso, las filas delantera y trasera pueden decidir atacar conjuntamente o hacer que la delantera haga su movimiento primero mientras la trasera se recupera y carga. Esta habilidad consume menos PM que la realización de los ataques por separado, lo que ofrece a los jugadores la posibilidad de infligir más daño a sus enemigos en la batalla. Alternativamente, los usuarios pueden utilizar la Guardia de Apoyo que permite a un componente de la fila trasera proteger a un miembro de la delantera cuando esté siendo atacado. Dado que los miembros de las filas delantera y trasera pueden cambiarse libremente, resulta vital llevar un control de los Puntos de Vida (HP) de cada componente y utilizar estas habilidades en el momento adecuado. Para usar las habilidades de la Acción Doble y Guardia de Apoyo, se necesitan Puntos Técnicos (PT). Cuando el medidor dual alcanza el 100%, los disparos duales, un movimiento especial en el que dos miembros del grupo lanzan una poderosa habilidad conjuntamente, pueden activarse para obtener una ventaja en la batalla.
Algunos de los enemigos con los que se encuentren Sophie y sus compañeros estarán cubiertos por un aura, y estos monstruos serán más difíciles, lo que supondrá una gran cantidad de daño para el equipo. Al atacar el aura del monstruo con un elemento con el que se muestre débil, el aura se reducirá y aturdirá al monstruo, permitiendo a Sophie y sus amigos realizar más acciones seguidas de lo habitual. En algunas batallas, el Control del Clima también se puede usar durante la batalla para crear situaciones favorables que debiliten el aura del monstruo.