游戏讲述了雷顿教授和他自称的学徒卢克乘坐火车穿越全国，去解开一个神秘盒子背后的谜团，据说打开这个盒子的人都会被杀死。

本作中玩家控制着同名的雷顿教授和他的年轻助手卢克，不同于前作只局限于一个小镇，而是可以在多个地点的行动。除了完成许多不同类型的谜题，玩家还必须探索不同的区域，解开谜团，协助教授进行探索。

本作的谜题菜单与前作《不可思议的小镇》中的谜题非常相似。谜题包括脑筋急转弯、滑动谜题、逻辑谜题等。玩家会看到每个谜题及其价值“Picarats”，并有无限的时间来解决它。每个谜题都有三个提示，但玩家必须花费一个“提示币（hint coin）”才能看到每个提示。提示币是有限的，玩家一……显示全部开始只有 10 个，更多的提示币可以通过搜索游戏中的地点找到。一旦玩家觉得自己有了答案，他就会输入答案，可以选择一个答案，在特定的部位周围画一个圈，或者通过任天堂 DS 的触摸屏上的字符识别来输入答案。如果玩家答对了，Picarats 就会被加入到他的总分中，有时还会得到一个物品的奖励。如果玩家答错了，可以无限次重试谜题，不过前两次答错了，每次的谜题值都会减少大约百分之十。玩家也可以选择免费退出一个谜题，并尝试另一个谜题，不过某些谜题是必须要进行的。一旦一个谜题完成，玩家可以在任何时候通过游戏菜单重新尝试。