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Il sistema di battaglia di Xenogears è basato sui turni, e si svolge sia con personaggi "a piedi", sia dentro i Gear. Esso presenta anche molte delle caratteristiche presenti nei Final Fantasy, quali una barra per i turni, le magie, gli oggetti e via dicendo. Sviluppa però anche dei punti originali.
Ogni personaggio ha una barra del tempo che, una volta caricatasi, permetterà a quel personaggio di compiere un'azione. Mentre si sceglie la mossa, i nemici e gli altri personaggi restano inerti. A differenza di altri j-rpg (tra cui molti Final Fantasy) non è possibile impostare il gioco in modo che i nemici agiscano mentre il giocatore sta decidendo cosa fare.
Tra le opzioni disponibili, troviamo la possibilità di fuggire, di utilizzare un oggetto, di adoperare una magia eterea (termine usato impropriamente: ogni personaggio possiede un nome diverso per queste abilità), di usare una combo, di difendersi (diminuendo così il danno subìto), di attaccare e di chiamare il proprio Gear (opzione spesso non disponibile).
Il comando Attacco permette al giocatore di colpire il nemico in tre modi differti: con un colpo debole, un colpo medio ed un colpo forte.
Ognuno di questi attacchi consuma un certo numero di AP (Punti Abilità), tanti più quanto il colpo è forte (1 il colpo debole, 2 il medio e 3 il forte) e, come spesso accade, più il colpo è forte, più è bassa la probabilità di centrare l'avversario. Il numero di AP disponibili per ogni turno va aumentando di pari passo col livello: si parte da 3 AP per arrivare a 7.
Combinando in diversi modi i tre tipi di attacchi, è possibile far eseguire al personaggio una Tecnica Mortale (Deathblow in inglese). Tuttavia, per poter sfruttare una di queste tecniche, è necessario averla prima imparata. Esse vengono apprese facendo usare al personaggio diverse combinazioni di attacco. Maria e Chu-Chu non possiedono queste tecniche.
È anche possibile colpire il nemico con più tecniche di fila: per farlo, bisogna terminare il proprio attacco risparmiando alcuni AP. Una volta che se ne sarà accumulata una cifra sufficiente, si potranno eseguire diverse tecniche (ognuna con un costo in AP) tramite la voce di comando Combo.
Per quanto riguarda le abilità magiche, il discorso si fa solo apparentemente più complicato. Benché ogni personaggio abbia un nome diverso per queste abilità, esse non sono altro che magie.
La maggior parte di esse sono magie curative o di cambiamento di stato, ma non mancano quelle offensive. A parte Fei e Chu-Chu, i personaggi non possono avere contemporaneamente magie offensive e difensive.
Il sistema delle abilità magiche viene sovente fortemente criticato per non essere troppo efficace e per ridursi spesso all'utilizzo delle sole magie curative (salvo i pochi casi di nemici deboli soltanto alla magia).