Atomix findet auf einem Spielfeld statt, das aus mehreren Wänden besteht, über die die Atome verstreut sind.
Der Spieler hat die Aufgabe, ein Molekül aus den Atomen zusammenzusetzen. Die Atome müssen so angeordnet sein, dass sie genau mit dem auf der linken Seite des Bildschirms angezeigten Molekül übereinstimmen.
Der Spieler kann ein Atom auswählen und es in eine der vier Himmelsrichtungen bewegen. Ein bewegtes Atom gleitet weiter in eine Richtung, bis es auf eine Wand oder ein anderes Atom trifft.
Das Lösen der Rätsel erfordert eine strategische Planung beim Bewegen der Atome, und in späteren Leveln mit wenig freiem Speicherplatz kann es sogar ein Problem sein, Platz für das fertige Molekül zu finden. Sobald das Molekül zusammengesetzt ist, erhält der Spieler eine Punktzahl; Je schneller das Puzzle gelöst wurde, desto höher ist die Punktzahl.
Jedes Puzzle muss innerhalb eines Zeitlimits gelöst werden. Ein Teil der Punktzahl des Spielers kann ausgegeben werden, um ein fehlgeschlagenes Puzzle neu zu starten. Das gesamte Spiel besteht aus 30 Rätseln mit steigendem Schwierigkeitsgrad.
Darüber hinaus gibt es nach jeweils fünf Rätseln ein Bonuslevel, in dem der Spieler mit verschiedenen Mengen Flüssigkeit gefüllte Laborflaschen bewegen muss, um sie von leer nach voll zu ordnen.
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