Hatsune Miku: Project Diva F er et rytmespill og den femte oppføringen i Hatsune Miku: Project Diva-serien med Vocaloid-rytmespill. Det var også det første spillet i Project Diva-serien som ble utgitt i Vesten. I likhet med originalen bruker spillet først og fremst Vocaloids, en serie synthesizer-programvare, og sangene laget med disse vokaloidene, spesielt den virtuelle divaen Hatsune Miku. Spillet beholder den samme grunnleggende spillmekanikken fra serien, om enn med flere nye endringer, spesielt tillegget av "Star"-symbolet til spillets eksisterende symboler med kryss, sirkel, firkant, trekant og piler. "Stjerne"-symbolet representerer "Scratch"-trekket der spillere i stedet for å trykke på ansiktsknappene som vanlig, gnir skjermen eller flikker på den analoge pinnen, avhengig av hvilket system som brukes. "Chance Time" har blitt endret fra tidligere avdrag, med hver vellykket beat fyller en stjerneformet måler nederst til venstre på skjermen. Når det er fylt ut, utløser det et siste scratch-symbol som, hvis det oppnås vellykket, vil endre resultatet av scenen. En annen ny mekaniker er "Technical Zone"-mekanikeren. Når det skjer under en sang, må spillere opprettholde en uavbrutt kombinasjon innen den tidsgrensen for bonuspoeng.