Dans Chibi-Robo!, le joueur prend le contrôle d'un petit robot fonctionnant sur batteries qui effectue l'ensemble des tâches ingrates dans la maison d'une famille de trois personnes : les Sanderson. Le jeu se déroule dans une maison de style 1960. L'objectif du jeu est de d'obtenir la première place du classement des Chibi-Robo en cumulant les points de bonheur au fur et à mesure des tâches réalisées (tâches ménagères et services rendus aux jouets de la maisons - qui sont animés en l'absence des humains a l'instar des personnages de Toy Story). Au petit matin comme en début de nuit, Chibi-Robo commence toujours sa mission depuis la Chibi-House où il vit. Il peut y recharger ses batteries sur le secteur, sauvegarder la partie et se connecter au Chibi-PC qui lui permet d'acheter des améliorations et des bonus qui l'aideront dans ses tâches. En plus de sa quête principale, Chibi-Robo devra entretenir la maison qui s'encrasse progressivement : traces du chien, papier qui traînent, feuilles mortes... Ainsi, il gagnera des points de bonheur ; l'objectif est d'en collecter 1 million pour atteindre la tête du classement.
La batterie de Chibi-Robo se décharge progressivement. Le joueur doit surveiller la jauge et trouver une prise électrique pour éviter que Chibi-Robo ne perde conscience. Si cela arrive, Chibi-Robo reprendra ses esprits dans la Chibi-House en ayant perdu la moitié de l'argent amassé.
Il existe une grande diversité d'outils à obtenir pour explorer la maison et accumuler d'autres points de bonheur. L'un d'entre eux est le Chibi-Copter qui permet à Chibi-Robo de se voler vers des zones hors d'atteinte. Chibi-Robo peut aussi obtenir le Chibi-Radar, pour trouver plus facilement des objets cachés. Chibi-Robo peut aussi employer des objets fort utiles tels que la brosse-à-dents, la tasse ou la cuillère.
Chibi-robo peut aussi revêtir différents costumes qui lui confèrent chacun une capacité particulière. Chibi-robo peut ainsi trouver le costume de bandages, le costume de grenouille, le costume du super-héros Drake...
