Сюжет игры разворачивается в постапокалиптической Москве, преимущественно в московском метро, начиная (После запуска идет часть одной из последних миссий) со станции, где вырос главный персонаж Артём (он родился еще до войны в неразрушенном городе), но иногда игроку приходится выбираться на поверхность для выполнения определенных миссий и в поисках чего-либо ценного.

Локации в игре отражают мрачную атмосферу туннелей метро, хотя и сделаны более зловещими чем в реальности. Часто происходят странные эффекты и шумы, и иногда игроку приходится полагаться лишь на эти вспышки, чтобы найти путь в кромешной тьме. На поверхности игроку грозит еще большая опасность, поскольку там присутствует радиационное излучение, также приходится все время носить противогаз из-за отравленного воздуха[16] Вода часто также оказывается радиоактивной, и даже небольшое её касание может отнять жизнь.

Часто локации запутаны, при этом в игре нет какого-либо варианта карты, оставляя игроку выяснять направление лишь при помощи компаса. В игре отсутствует шкала здоровья, и следить за здоровьем персонажа приходится лишь вслушиваясь в его сердцебиение и наблюдая брызги крови на экране, являющиеся показателями состояния персонажа и степени его ранения. В игре нет экранного индикатора, показывающего степень изношенности фильтров в противогазе персонажа. Вместо этого игроку предлагается следить по наручным часам, циферблат которых разделен на три зоны, соответствующих степени изношенности фильтров, что вынуждает игрока регулярно обращаться к ним, чтобы не пропустить момента когда потребуется замена фильтров. Противогаз также отражает свое состояние в виде трещин на стекле, предупреждая игрока о потребности в новом противогазе.

Интерфейс игры содержит традиционные элементы дисплейных индикаторов, таких как, например, индикатор амуниции и список оставшихся фильтров для противогаза и инъекций адреналина (медаптечек). Выпущено дополнение «ranger Pack», которое полностью отключает все индикаторы.

Еще одним ключевым фактором является управление амуницией. Для АК присутствуют два вида боеприпасов:

Довоенные магазины с патронами от АК, являются эквивалентами денег.
Современный кустарный аналог.
"Золотые" патроны желательно экономить, переключая автомат на стрельбу обычными (нажать и удерживать R). Патроны для остального оружия подобных аналогов не имеют.

Игра имеет альтернативную концовку, когда Артём должен лишь дождаться указания цели и наблюдать за уничтожением «чёрных». У игрока есть выбор: уничтожить их, либо пощадить их и вывести из строя систему наведения. Артём понимает, что «чёрные» пытались выйти на контакт, а до этого уничтожали людей как агрессивный и примитивный биологический вид. «Чёрные» живы и больше не причинят никому зла.

В конце каждой концовки Артём стоит, смотря на рассвет, обсуждая свой поступок.

В игре присутствуют 7 видов снаряжения:

Фонарь - прибор освещения. Имеется у Артема с самого начала.
ПНВ - прибор ночного видения. Может быть куплен вместе с легкой броней, либо снят с трупа вражеского солдата.
Динамо-машинка - прибор заряжающий ПНВ и фонарь. Выдается Артему в оружейной в начале игры.
Противогаз - прибор для дыхания в повышенном фоне. Выдается Артему в оружейной в начале игры.
Фильтр - фильтрует воздух. Повсеместно встречается в метро и может быть куплен.
Часы - показатель времени, фильтров и освещенности. Имеется у Артема с самого начала.
Аптечка - моментально восстанавливает здоровье. Повсеместно встречается в метро и может быть куплена.

Противники

Основными противниками в данной игре (не считая людей) являются мутанты — существа, происходящие от представителей городской фауны под воздействием радиации, химического и биологического оружия. Всего 15 видов:

Черные — существа, использующие психоатаку и гравитацию. Встречаются на протяжении всей игры, но убить одного из них можно только в самом конце игры. Угрозы для персонажа не представляют, кроме случая в концовке, где нужно убить черного.
Орложуки — похожи на упырей, имеют панцирь и светящиеся глаза, ходят на двух ногах. Боятся света. Встречаются один раз, в части "пещера". Представляют большую угрозу. Эффективное оружие: Калаш 2012.
Упыри — напоминают свиней, могут совершать мощные прыжки на дальние расстояния. Эффективное оружие: любые дробовики.
Носачи — с длинным носом, без шерсти, бьют звуковыми волнами, летают. Встречаются на уровне "Депо".
Кикиморы — мутировавшие крысы, быстрые и ловкие монстры, живущие в норах. Нападают только если герой один. Эффективное оружие: ВСВ
Стражи — выглядят, как покрытые тёмно-серой шерстью кикиморы. Встречаются на поверхности. Эффективное оружие: любые дробовики.
Библиотекари — похожие на горилл монстры. Очень опасный монстр, который очень силён и чрезвычайно живуч. Когда герой смотрит ему в глаза и потихоньку двигается, то мутант не нападает, а если главный герой первый атакует его или повернулся к нему спиной и убегает, то библиотекарь сразу переходит в нападение. Эффективное оружие: Хельсинг и автодробовик.
Демоны — крылатые монстры, обитающие только на поверхности, самый опасный монстр в игре. Может схватить героя и унести в небо. Возможно, мутировавшие летучие мыши.
Лианы — свисающие с потолка живые растения, сильно бьющие, отдаленно похожи на барнаклов из серии Half-life. Встречаются в библиотеке. Убить невозможно, но можно заставить их скрутиться выстрелом в лиану. Эффективное оружие: Револьвер, ВСВ.
Амебы — живые гранаты, испускающие волны кислоты. Эффективное оружие: Калаш, Калаш 2012, ВСВ, дробовики.
Аномалия — шаровая молния - организм. Встречается пару раз за игру. Если стоять не двигаясь. угрозы для жизни не представляет.
Призраки — духи людей, невидимы без фонаря, при контакте с призраком человек погибает. В основном безопасны, и угрозы не представляют, если идти прямиком за Ханом.
Грибы — зеленые грибы, испускающие радиацию. Угрозы для жизни не представляют.
Биомасса — организм, использующий щупальца и радиоактивную жидкость. Большой угрозы не представляет, если бежать по самому краю реактора и не останавливаться.

Steam-версия игры включает 48 достижений. [18]

Достижения в порядке получения их среди steam игроков
Первая кровь
То, что тебя не убивает, делает тебя сильнее.
Охотник на упырей
Убить 30 упырей.
Подрывник
На уровне 'Тургеневская' подорвать туннель и гермозатвор.
Т-34
Уничтожить фашисткий танк.
Охотник за приведениями
Пройти уровни 'Призраки' и 'Аномалия', ни разу не погибнув.
Огонь по норам
Убить 20 кикимор
Ковбой
Убить 30 врагов, используя револьверы.
Читатель
Убить библиотекаря.
Паталогоанатом
Убить 5 амеб.
Пироман
Убить 5 врагов огнеметом.
Реалист
Голодному ребенку монетку? За что? Иди работай.
Врагов надо истреблять.
Теперь ты стал настоящим Сталкером.
Беглец
Пройти уровень 'Кузнецкий мост', не попавшись.
Рейдер
На уровне 'Депо' убить первого охранника до того, как он поднимет тревогу.
Бум!
Подорвать 10 врагов.
МЧС
Спасти пленных красных из фашисткого плена.
Снайпер
Сделать 50 выстрелов в голову.
Инквизитор
Убить 2 демонов.
Старая школа
Убить 30 врагов из дуплета.
Скряга
Накопить 500 золотых патронов.
Диджей
Добраться до радиопередатчика и передать в эфир сообщение на уровне 'Форпост'.
Шустрый
На уровне 'Хантер' не дать упырям выломать решетки
Ниндзя
Убить 10 врагов метательными ножами.
Торговец
Провести 10 сделок в оружейных магазинах.
Gunman
Kill 50 enemies with heavy automatic shotgun.
Соображала
Разбить подпорку и активировать люстру быстрее чем за 20 секунд.
Сапер
Разрядить 10 растяжек.
Shocking
Get 50 kills with Volt Driver.
Хеви-метал
Убить 15 врагов из пулемета
Щедрый
Нищим – поможем, детям – монетку, больным – лекарства. Вы помогаете всем, кого видите.
Тирмен
Убить 30 врагов, используя пневматическое оружие.
Житель метро
Настоящий житель метро. Всех знает. Все видел.
Руби и Круши!
Убить 20 врагов холодным оружием.
Просвещенный
Открыть 'правильную' концовку.
Невидимка
Пройти уровень 'Линия фронта', никого не убив.
Сталкер
Отыскать все нычки сталкеров в Мертвом городе 1 и 2
Штурмовик
На уровне 'Линия фронта' убить всех фашистов и красных солдат.
Милосердие
Пройти уровень 'Черная', не убивая солдат-фашистов.
Исследователь
Нет такого места в метро, где ты не был.
Survivor
Complete the game in Ranger Mode Easy.
Спекулянт
Обменять в обменных пунктах 500 патронов калибра 5.45
Air Bender
Убить 30 людей только из пневматического оружия.
Last Man Standing
Complete the game in Ranger Mode Hardcore.
Weaponsmith
Kill at least one enemy with each weapon available in the game.
Sterling Effort
Kill 50 mutants with your knife.
Stunning
Get 25 kills with alternative fire of Volt Driver.
Шерлок
Отыскать все золотые патроны, спрятанные на станциях.
Sticks like a bur
Убить 15 врагов, используя липкую гранату.