Le titre suit l'alchimiste aimante Sophie Neuenmuller, peu de temps après son aventure de "Atelier Sophie" en 2016. La nouvelle aventure inattendue de Sophie la mène inconsciente dans un monde mystérieux et onirique appelé le berceau de la Terre, dans lequel elle est sauvée par un inconnu. personne. L'héroïne du jour est Alette Claretie, qui rêve de trouver un trésor qui ne peut être trouvé qu'à Earth-Cradle. C'est une commerçante qui vend des objets trouvés. Cependant, elle est également connue pour être particulièrement sauvage et téméraire. Alette aide Sophie à s'orienter dans le nouveau monde et l'accompagne à la recherche de son amie Plachta, disparue.

Ils commencent leur voyage à l'arbre à rêves sous lequel Sophie a été retrouvée inconsciente. Le bois mystérieux est similaire à l'arbre que Sophie et Plachta avaient exploré pour la dernière fois avant d'atterrir à Earth-Cradle - mais Plachta est introuvable. Lorsque Sophie et Alette retournent à Roytale, la seule ville de Earth-Cradle, elles sont approchées par un homme nommé Olias Enders, qui se décrit comme "le garde du corps ultime le plus fort du monde". Olias prétend connaître une fille nommée Plachta et propose ses services pour la conduire au studio à la périphérie de la ville. Mais lorsque le trio arrive et rencontre Plachta, Sophie ne semble pas du tout connaître cette fille. Qui est cette nouvelle Plachta et quel est son rapport avec la meilleure amie de Sophie ? Sophie, Alette et Olias sont déterminés à le découvrir.

Tout au long de l'aventure, les personnages devront utiliser et améliorer leurs compétences en alchimie. Atelier Sophie 2 utilise la version mise à jour du système Synthesis de la sous-série Mysterious. Dans "Atelier Sophie 2 : L'Alchimiste du Rêve Mystérieux", de nouveaux objets sont créés en fonction des composants alchimiques placés sur le panneau. Les composants alchimiques sont associés à un élément (couleur) : soit le feu, la glace, la foudre, le vent ou la lumière. Divers effets peuvent être créés en sélectionnant des matériaux. Des composants lumineux relient les matériaux. Lorsque les matériaux d'un même élément sont côte à côte, ils forment une connexion et plus le nombre de connexions est élevé, meilleurs sont les effets obtenus. Afin de créer des objets puissants, il est important de connaître les connexions et de placer stratégiquement les composants alchimiques.

Des catalyseurs et des panneaux restreints seront également disponibles au fur et à mesure de la progression du jeu. L'utilisation de catalyseurs permet des effets spéciaux tels que l'augmentation du champ de synthèse. Les panneaux restreints rendent le processus de synthèse plus difficile, mais permettent également la création d'effets spéciaux.

Sophie et Plachta peuvent également débloquer l'utilisation spéciale de la capacité d'assistance dans la suite de leur aventure. Lorsque la synthèse de Plachta est déverrouillée, Sophie ou Plachta peuvent être sélectionnées pour aider à la synthèse. Il y a des recettes qui ne sont que pour Sophie et d'autres qui ne sont que pour Plachta. Certaines de ces recettes contiennent des éléments importants qui sont nécessaires à la progression au fur et à mesure que le jeu progresse. Afin de pouvoir produire les objets avancés, les joueurs doivent augmenter leur niveau en tant qu'alchimiste (Alchemy Lv.). Il doit y avoir un équilibre dans l'utilisation des capacités de synthèse de Sophie et Plachta afin d'augmenter les niveaux d'alchimie. Cela est nécessaire pour percer les secrets derrière ce rêve mystérieux.