"Trauma Center: Second Opinion" è un videogioco che combina la simulazione chirurgica e la narrazione utilizzando segmenti di visual novel non interattivi con scene statiche, ritratti di personaggi, caselle di testo e rari segmenti doppiati che separano le varie operazioni. Il giocatore assume il ruolo del protagonista originale Derek Stiles e del nuovo personaggio Naomi Kimishima, due chirurghi con un'abilità misteriosa chiamata Dono di Esculapio. Ogni operazione richiede di curare il paziente della loro malattia entro un certo limite di tempo. La difficoltà delle operazioni può essere regolata durante il gioco.