Pelin tapahtumat sijoittuvat vaihtoehtoiseen jälkiydinmaailmaan, nimettömälle osalle entistä Neuvostoliittoa (ilmeisesti Euroopan puolelle). Pelin universumissa syttyi ydin sota Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välillä vuonna 1986. Pelaaja ohjaa tavallista ATOM-nimisen salaisen organisaation jäsentä, joka on selviytynyt ydin sodasta ja seuraa ympäröivää maailmaa salaisesti. Vuonna 2005 ATOMin johto lähetti pelaajan etsimään kenraali Morozovin johtamaa tutkimusmatkaa, joka lähti etsimään arvokkaita teknologioita, mutta yhteys heihin katkeaa. Yhteisellä kartalla pelaaja voi liikkua vapaasti pelin sijaintien välillä, joista suurimpia ovat Krasnoznamenny-kaupunki, jonka johto yrittää toistaa sodan edeltänyttä neuvostotodellisuutta, ja kaupustelijoiden kylä Peregon. Yhteisellä kartalla pelaaja voi kohdata mutantti-eläimiä, kaupankäyntikaravaaneja, stalkereita, rosvoja, orjakauppiaita, "tuhoisia sektaja" sekä vierailla satunnaisissa sijainneissa.
Hahmonkehitysjärjestelmä on lähinnä SPECIAL-järjestelmää (Fallout). Pääparametrit asetetaan hahmoa luotaessa, ja niiden rajoitettu parannusmahdollisuus ilmenee vasta pelin myöhemmissä vaiheissa. Jokaisesta tasosta myönnetään taitopisteitä, joilla voi parantaa erilaisten aseiden, teknologioiden ja sosiaalisten taitojen hallintatasoa, sekä erikoispisteitä, joita voi käyttää erikoiskykyjen hankkimiseen.