Professor Layton vs. Ace Attorney to zgodnie z nazwą tzw. crossover, czyli grą, w której występują bohaterowie kilku różnych serii. W tym konkretnym przypadku dochodzi do spotkania postaci z dwóch najpopularniejszych cyklów przygodówek wydawanych konsole przenośne firmy Nintendo, czyli Professor Layton oraz Phoenix Wright: Ace Attorney. Akcja gry toczy się w zupełnie nowym uniwersum, które nie pojawiło się w poprzednich grach obu tych serii. Pewnego dnia do tego świata przeniesiony zostaje Phoenix Wright i jego asystentka Maya Fey oraz Profesor Layton i jego towarzysz Luke Tritton. Na miejscu znajdują tajemniczy średniowieczny gród nazywany Miastem Labiryntu (Labirynt City). Miejsce to uczyniły swoim domem wiedźmy, które kryją się w cieniach, a na domiar złego całą okolicą rządzi czarny charakter znany jako Bajarz (Story Teller). Fabuła obraca się wokół młodej dziewczyny imieniem Mahone, która oskarżona zostaje o bycie czarownicą. Phoenix Wright bierze na swoje barki obowiązek reprezentowania jej w procesie o czary, podczas gdy Profesor Layton postanawia rozwiązać zagadkę, jaką kryje Miasto Labiryntu. Professor Layton vs. Ace Attorney to przygodówka, w której mechanika zabawy stanowi połączenie rozwiązań z obu tych serii. Jako Phoenix Wright musimy zbierać dowody i następnie konfrontować z nimi świadków w sądzie w celu obalenia niekorzystnych dla nas zeznań. Nowością są sceny, których przesłuchujemy kilka osób jednocześnie i musimy znaleźć nieścisłości w ich wypowiedziach. Wszystko to robimy po to, aby ostatecznie doprowadzić do uniewinnienia Mahone. Natomiast jako Profesor Layton eksplorujemy lokacje i rozmawiamy z postaciami niezależnymi. Przede wszystkim jednak musimy zmierzyć się z serią pomysłowych zagadek logicznych, których rozwiązanie odkryje przed nami prawdę o Mieście Labiryntu. Wydarzenia w grze przedstawione są za pomocą pastelowej grafiki 2D utrzymanej w konwencji japońskich kreskówek. Opowiadaną historię uatrakcyjniają animowane scenki przerywnikowe. Wszystkie występujące w Professor Layton vs. Ace Attorney postacie przemawiają własnymi głosami, dzięki profesjonalnie nagranym ścieżkom audio.