Il gioco è ambientato nel XXII secolo. Gli scienziati hanno sviluppato una nuova tecnica che ha permesso di fondere il DNA di umani e animali, producendo creature potenti note come "gears". I personaggi del gioco partecipano a un torneo, e il vincitore affronterà un gear che è uscito dal controllo e minaccia di guidare una ribellione dei gear contro gli umani. Il gioco permette di giocare come personaggi noti della serie Guilty Gear, come l'eroe principale Sol Badguy, che ha una certa connessione con i gear, e il suo rivale, il capo dei Cavalieri Sacri chiamato Ky Kiske. Viene introdotto anche un nuovo personaggio, l'infermiera Fanny, che combatte con una siringa e ha una misteriosa connessione con il geniale chirurgo e, in seguito, serial killer, il Dott. Baldhead. Guilty Gear Petit è un gioco di combattimento 2D. La modalità storia ti permette di scegliere un personaggio e guidarlo attraverso una serie di combattimenti, mentre nella modalità Time Attack puoi scegliere liberamente i tuoi avversari. La grafica è realizzata in stile "super-deformed". Il gioco conserva gli elementi chiave del gameplay di Guilty Gear, come costruire la tensione per eseguire attacchi potenti, mosse in combo, ecc.