Oyun, eski Sovyetler Birliği'nin belirsiz bir bölgesinde alternatif bir post-nükleer dünyada geçmektedir (muhtemelen Avrupa kısmında). Oyun evreninde 1986 yılında SSCB ile ABD arasında nükleer bir savaş patlak vermiştir. Oyuncu, nükleer savaştan kurtulan ve çevre dünyayı gizlice izleyen ATOM adlı gizli kuruluşun bir üyesi olarak oyunu yönetmektedir. 2005 yılında ATOM yönetimi, oyuncuyu değerli teknolojiler için yola çıkan General Morozov'un keşif grubunu bulmaya yönlendirmiştir, ancak onlarla iletişim kesilmiştir. Genel haritada oyuncu, oyunun lokasyonları arasında serbestçe hareket edebilir; bunlar arasında, savaştan önceki Sovyet gerçeklerini yeniden üretmeye çalışan Krasnoznamenny kasabası ve tüccarların köyü Perigon bulunmaktadır. Genel haritada oyuncu, mutant hayvanlar, ticaret kervanları, stalker grupları, haydutlar, köle tüccarları, 'yıkıcı tarikatların' takipçileri ile karşılaşabilir ve rastgele lokasyonları ziyaret edebilir.
Karakter gelişim sistemi, en yakın olarak SPECIAL (Fallout) sistemine benzemektedir. Temel parametreler karakter oluşturulurken belirlenir ve bunların küçük bir artışı sadece oyunun ilerleyen aşamalarında sınırlı olarak mümkündür. Her seviye için, çeşitli silahlar, teknolojiler ve sosyal beceriler üzerindeki ustalığı artırmak ve özel yeteneklere harcanabilecek özel puanlar atanır.