Valkyria Chronicles se déroule dans une version fictive de l'Europe des années 1930. Utilisant le moteur graphique CANVAS développé en interne par Sega, le jeu arborera des graphismes 3D saisissants rappelant les aquarelles. Le combat sera un mélange de combat tactique avec des contrôles en temps réel, un système baptisé « BLiTZ » par l'équipe de développement.
Sega a également remisquelques captures d'écrandu jeu, permettant un premier aperçu du moteur CANVAS.
