Действие Fallout 3, разработанного на доработанном графическом движке Gamebryo (Oblivion), разворачивается в Вашингоне и прилегающих к нему территориях в 2277-м году, когда наш протагонист покинул убежище 101 и отправился на поиски приключений. Игра позволяет нам следить за развитием персонажа с самого его рождения. Сгенерировав себе физиономию, геймер попадет в игровой мир, где Первым Человеком для него становится отец, лицо которого меняется в соответствии с вашим (озвучивает папу Лайам Нисон (Liam Neeson)). Развитие проходит в полном соответствии с системой S.P.E.C.I.A.L., а самым важным предметом в инвентаре героя по-прежнему является Pip-Boy, число функций которого возросло.

Бои проходят в реальном времени, но с возможностью использования паузы, которая предназначена для того, чтобы оценить обстановку и хорошенько прицелиться в противника (в игре предусмотрена зональная система повреждений: выстрелил в руку – противник уронил оружие и т.д.).

Само собой, в наличии имеется полная свобода действий и нелинейность прохождения: предусмотрено около десяти различных концовок.