Atomix si svolge su un campo di gioco costituito da una serie di muri, con gli atomi sparsi ovunque.
Il giocatore ha il compito di assemblare una molecola dagli atomi. Gli atomi devono essere disposti in modo da corrispondere esattamente alla molecola visualizzata sul lato sinistro dello schermo.
Il giocatore può scegliere un atomo e spostarlo in una qualsiasi delle quattro direzioni cardinali. Un atomo mosso continua a scivolare in una direzione finché non colpisce un muro o un altro atomo.
Risolvere gli enigmi richiede una pianificazione strategica nello spostamento degli atomi e, nei livelli successivi con poco spazio libero, anche trovare spazio per la molecola completata può essere un problema. Una volta assemblata la molecola, al giocatore viene assegnato un punteggio; più velocemente è stato completato il puzzle, più alto è il punteggio.
Ogni puzzle deve essere completato entro un limite di tempo. Una parte del punteggio del giocatore può essere spesa per ricominciare un puzzle fallito. L'intero gioco è composto da 30 puzzle di difficoltà crescente.
Inoltre, dopo ogni cinque enigmi, c'è un livello bonus in cui il giocatore deve spostare palloni da laboratorio riempiti con varie quantità di liquido per sistemarli da vuoti a pieni.
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