Sofia in Exchange for Lies начинает разбирательство в отношении подозреваемой, арестованной за убийство кандидата в президенты. Женщина по имени София обладает несколькими личностями и замкнулась в себе после задержания. Игроку предстоит выступить в роли психиатра, который ведет беседу из удаленного места, используя для взаимодействия камеры наблюдения.

В ходе изучения дела необходимо погрузиться в потаенные мысли и прошлые поступки четырех других ее альтер-эго, чтобы установить обстоятельства происшествия. Игровой процесс в Sofia in Exchange for Lies построен на текстовом взаимодействии для развития сюжета. Геймер анализирует реплики подозреваемой, чтобы выявить опорные слова, которые затем применяются для составления вопросов, открывающих доступ к ее памяти. Неудобные запросы, затрагивающие суть дела, заставляют сердце Софии биться чаще, что приводит к смене ее состояния.

Обнаружение всех потаенных сторон ее натуры — это основная часть сбора фактов, а сделанные выводы определят судьбу всех пяти персон в этой игре. Диалоги фиксируются на карте ключевых терминов — эта система наглядно показывает связь между обсуждениями и общим делом. Иногда, чтобы одна из сторон ее натуры раскрыла свой секрет, требуется отправить ей подарок в комнату для бесед, причем каждый презент вызывает особую реакцию. Девушка также может попытаться познакомиться с наблюдателем, задавая ответные вопросы через камеру и меняя динамику общения в зависимости от полученных ответов.