Ремейк второй игры из серии Star Ocean, которая была выпущена в 1998 году, предлагается окунуться в историю Клода К. Кенни — молодого офицера вооруженных сил Федерации. По приказу своего отца ему предстоит заняться исследованием купола, который был обнаружен на Милокении. Главный герой обнаруживает некий механизм и решает прикоснуться к нему. В результате он переносится в пышный лес.
Развитие населения мира, который представлен в Star Ocean: The Second Story R, находится примерно на уровне Средневековья. Кенни находит нескольких новых товарищей, вместе с которыми нужно остановить заговор организации, которая действует в нескольких мирах.
Сражения в игре происходят в режиме реального времени. Управлять персонажем в ходе боев требуется вручную. Члены группы контролируются со стороны ИИ. Специальная механика позволяет влиять на отношения между персонажами.