L'action du jeu se déroule dans un monde post-nucléaire alternatif dans une partie non désignée de l'ancienne URSS (probablement la partie européenne). Dans l'univers du jeu, en 1986, une guerre nucléaire éclate entre l'URSS et les États-Unis. Le joueur incarne un membre ordinaire de l'organisation secrète ATOM, qui a survécu à la guerre nucléaire et observe discrètement le monde environnant. En 2005, la direction d'ATOM envoie le joueur à la recherche de l'expédition du Général Morozov, qui est partie à la recherche de technologies précieuses, mais dont le contact a été perdu. Sur la carte générale, le joueur peut se déplacer librement entre les différents lieux du jeu, les plus grands étant la ville de Krasnoznamenny, dont la direction s'efforce de reconstituer les réalités soviétiques d'avant-guerre, et le village des marchands de Peregon. Sur la carte générale, le joueur peut rencontrer des animaux mutants, des caravanes commerciales, des groupes de stalkers, des voleurs, des marchands d'esclaves, des adeptes de « sectes destructrices », ainsi que visiter des lieux aléatoires.
Le système de développement du personnage est le plus proche du système SPECIAL (Fallout). Les principaux paramètres sont établis lors de la création du personnage, et des possibilités limitées d'augmentation sont seulement présentes à des stades avancés du jeu. Pour chaque niveau, des points de compétence sont attribués, qui peuvent être utilisés pour augmenter le niveau de maîtrise de divers types d'armes, de technologies et de compétences sociales, ainsi que des points spéciaux qui peuvent être dépensés pour des compétences spéciales.