Hatsune Miku: Project DIVA 2nd est un jeu de rythme. C'est la suite du titre de 2009, Hatsune Miku: Project DIVA. Comme l'original, le jeu utilise principalement Vocaloids, une série de logiciels de synthétiseur de chant, et les chansons les plus populaires créées à l'aide de ces vocaloids. De plus, un jeu compagnon nommé Hatsune Miku: Project DIVA Dreamy Theater 2nd permet aux joueurs de jouer au jeu avec des graphismes améliorés sur PlayStation 3. Il y a un total de 66 chansons disponibles dans Hatsune Miku: Project Diva 2nd.