Touhou Spell Carnival представляет события, разворачивающиеся в Генсокё, уединенном владении, отделяющем его обитателей от обычной реальности. Этот край населяют люди и ёкаи. Рэйму Хакурей, храмовая жрица, связанная с храмом Хакурей, замечает появление отчетливых колонн, возвышающихся по всему ландшафту. Эти величественные постройки знаменуют начало Карнавала Заклинаний, собрания, устроенного Юкари Якумо, где участники обязаны ставить на кон свои Карты Чар во время боевых столкновений.

Рэйму Хакурей решается вступить в поединки с использованием Карт Заклинаний, чтобы исследовать внезапную организацию карнавала Юкари Якумо и выяснить ее истинные намерения. Игровая механика внутри Touhou Spell Carnival сочетает элементы стратегической ролевой игры с напряженными последовательностями в жанре bullet-hell. Бой происходит на сетке, объединяя тактические соображения в реальном времени с хаосом подавляющих паттернов снарядов.

Геймер повышает тактические способности, направляя персонажей в определенные секции, двигаясь близко к вражеским снарядам без столкновения, чтобы "скользить" мимо них, и высвобождая уникальные навыки персонажей во время единых, наполненных действием сражений. Эта интеграция требует внимания как к позиционированию, так и к уклонению под давлением. Подготовка предшествует столкновениям на боевой сетке в этом проекте. Управляющий располагает начальные позиции членов своего отряда по схеме сетки и назначает определенные навыки, исходя из выявленных слабостей противоборствующих сил.