Dans Professeur Layton vs. Phoenix Wright : Ace Attorney, il sera possible d’alterner librement entre deux styles de gameplay différents, mais très connus : celui des Professeur Layton et celui des Phoenix Wright. L’histoire se concentre sur Aria, une jeune fille accusée de meurtre et de sorcellerie. Après avoir demandé de l’aide auprès du Professeur Layton et son assistant Luke Triton, Aria se fait enlever et les deux compères sont transportés dans une ville étrange et médiévale nommée Labyrinthia après avoir découvert un livre mystérieux.
Contre toute attente, Phoenix Wright et son acolyte Maya Fey trouvent eux aussi ce livre bizarre suite à un voyage d’affaires à Londres. Ils sont également envoyés à Labyrinthia, puis, en explorant la ville et ses lois, découvrent la situation bien gênante d’Aria. Phoenix et Maya décident alors d’aider la jeune fille et de la défendre au tribunal, ce qui les amènera à coopérer avec Layton et Luke. Commence alors, pour la première fois dans les deux séries, une enquête dans un monde parallèle, magique et surnaturel.
Les rôles des quatre personnages seront bien simples : Hershel Layton et Luke Triton devront explorer Labyrinthia en résolvant énigmes et mystères tout en s’aidant des pièces S.O.S dispersées dans toute la ville, tandis que Phoenix Wright et Maya Fey partiront à la recherche d’indices pour défendre au mieux Aria et participeront aux nombreuses séances dans un tribunal très différent de ce qu’ils avaient vu jusque-là, avec des lois pour le moins étranges. Enfin, sachez que du contenu bonus sera disponible, à condition d’obtenir des picarats en résolvant les énigmes et en gagnant les procès.