Câu chuyện chính của "NieR: Automata" được chia thành ba quá trình. Mặc dù có rất nhiều điểm trùng lặp giữa hai phần đầu tiên, nhưng phần thứ ba cho thấy rõ rằng vẫn còn nhiều câu chuyện để khám phá ngay cả sau lần chơi đầu tiên.
Mặc dù có ba quy trình chính mà bạn cần hoàn thành, nhưng cũng có nhiều kết thúc để trải nghiệm, một số hoàn thiện hơn những quy trình khác và một số yêu cầu bạn đóng các vai trò cụ thể và thực hiện các hành động cụ thể. Dưới đây là tất cả ba nhân vật có thể chơi được và cách chuyển đổi giữa chúng.
Câu chuyện của NieR: Automata xoay quanh 2B, 9S và A2. 2B và 9S là đối tác và tùy thuộc vào lượng thời gian bạn dành cho mỗi quá trình, hai người trong số họ có thể sẽ có nhiều thời gian chơi nhất. Mỗi nhân vật có phong cách chiến đấu riêng và ngay cả khi bạn trang bị cùng một chip cắm trong cả ba lượt, vẫn có những sự tinh tế khiến việc chơi mỗi nhân vật trở thành một trải nghiệm mới. 2B, 9S và A2 là những nhân vật có thể chơi được trong suốt trò chơi, nhưng việc chuyển đổi các nhân vật có thể chơi được có thể không đơn giản như vậy.
Trong vòng đầu tiên của trò chơi, bạn không thể chuyển đổi nhân vật bất cứ lúc nào. Các vai trò được kiểm soát trong mỗi quy trình như sau:
Sau khi chọn một trong những kết thúc chính của trò chơi, bạn sẽ mở khóa Chế độ chọn chương, nơi bạn có thể chọn nhân vật để điều khiển. Sử dụng Chế độ chọn chương, bạn có thể chọn bất kỳ chương nào trong số 17 chương của trò chơi để quay lại. Trong nhiều chương, bạn sẽ thấy các con số ở bên phải màn hình thay đổi dựa trên các nhiệm vụ phụ đã hoàn thành hoặc chưa hoàn thành. Nếu một nhân vật hiển thị bất kỳ số nào trong chương, bạn có thể chọn phát lại chương đó với tư cách là ký tự đó.
Một số chương sau, chủ yếu là Bước 3, sẽ chỉ cho phép bạn chơi một số chương với tư cách là một số nhân vật nhất định, điều này sẽ không thay đổi. Lựa chọn chương cho phép bạn thay đổi nhân vật bất cứ lúc nào, nhưng bạn cũng cần thay đổi diễn biến câu chuyện đến bất kỳ nơi nào nhân vật đó có thể điều khiển được trong câu chuyện chính. Miễn là bạn lưu trò chơi của mình trước khi vào chương khác, mọi hành động hoàn thành trong chế độ chọn chương sẽ được giữ lại, cho phép bạn tăng cấp độ chung của cả ba nhân vật khi bạn đạt đến cấp độ tối đa.