Dez anos atrás, um suspeito de serial killer sequestrou cinco meninas de um sanatório localizado na ilha de Rogetsu, no Japão. O detetive Choshiro Kirishima acabou conseguindo perseguir o criminoso e resgatar as meninas. No entanto, vários anos depois, duas das meninas morreram em circunstâncias misteriosas. As três garotas restantes - Ruka, Misaki e Madoka - decidem retornar à ilha para descobrir mais sobre o sequestro e recuperar suas memórias perdidas. A mãe de Ruka implora a Choshiro para segui-los. Um por um, os heróis se aventuram na casa assombrada e escura...
Zero: Tsukihami no Kamen é uma parcela da série Fatal Frame (Project Zero). O jogador alterna entre os quatro protagonistas principais conforme ditado pela história. Como nos jogos anteriores, os personagens usam uma câmera para afastar espíritos hostis. Uma nova arma é a Lanterna dos Espíritos, uma espécie de tocha que possui o poder de exorcizar espíritos com o luar. Nem todos os espíritos são hostis; espera-se que o jogador diferencie entre eles, e também capture fotos com a câmera para coletar pistas e avançar no jogo. Cristais espirituais podem ser coletados e usados para atualizar a câmera e a lanterna. Itens de cura e filmes podem ser comprados em locais especiais semelhantes a lojas.
