Pair Up 3D ist ein Puzzlespiel zum Sortieren und Zuordnen. Der Spieler versucht, so viele Punkte wie möglich zu sammeln, indem er schnell Gegenstände an verschiedenen Orten zu Hause, in der Schule und in der Öffentlichkeit findet und zuordnet. Jedes Mal, wenn er seine Aufgabe erfüllt, schaltet er neue Orte und Gegenstände zum Sortieren und Zuordnen frei.
Das Spiel beginnt im Hobbyraum. Der Spieler muss zum Beispiel Musikinstrumente und die dazugehörige Ausrüstung sortieren und zuordnen, darunter Kassetten, schnurlose Mikrofone, Schlagzeug, E-Gitarren, traditionelle Panflöten und Stativständer für Noten. Zu den freischaltbaren Orten gehören das Kinderzimmer, die Schule, der Bauernmarkt, das Schlafzimmer, der Keller, die Küche, der Food Court, das Fitnessstudio und das Wohnzimmer.
An jedem Ort muss der Spieler die auf dem Boden verstreuten Gegenstände sortieren, um Paare zu finden. Dann zieht er jeden der gepaarten Gegenstände zu den geschlossenen silbernen Türen einer Entsorgungsrutsche in der unteren Mitte des Bildschirms. Sobald sie zwei Gegenstände gepaart haben, öffnen sich die Türen und die Gegenstände verschwinden aus dem Blickfeld.
Pair Up 3D lässt den Spieler seine Aufgaben während des Zeitspiels erledigen. Wenn der Spieler die Zeit schlägt, erhält er außerdem Bonus- und Multiplikatorpunkte. Schließlich bietet das Spiel Minispiele (Math Game, Attention Game, Word Game und Link Game), die zusätzliche Punkte bringen.
