События разворачиваются в 1955 году в альтернативной реальности, в которой Советский Союз уже давно освоил роботостроение и производит тысячи роботов. На предприятии «3826», расположенном в горах Казахстана, создавались роботы для бытовых нужд, сельского хозяйства и многие другие. По неизвестной причине роботы на объекте вышли из строя и напали на персонал. Для расследования произошедшего на объект был направлен агент главного разведывательного управления.
Игровой процесс представляет собой приключенческий ролевой боевик с видом от первого лица. Представлено разнообразное изменяемое оружие ближнего и дальнего боя. Важная составляющая Atomic Heart – открытый мир огромного комплекса «3826». Разработчики с самого начала хотели, чтобы игроки самостоятельно решали, куда двигаться и что делать. Даже более того, разработчики хотят, чтобы игроки понимали сюжет из самого игрового окружения, буквально из дизайна уровней. В игре заявлена система крафтинга, причём оружие будет собираться из всего, что попадётся под руку. Металлические части можно будет находить на уровнях, отрывать от роботов или от различных приборов – это касается как огнестрельного вооружения, так и оружия ближнего боя. В трейлере можно заметить разнообразное причудливое кустарное вооружение, явно собранное наспех. Разработчики подчёркивают, что биться врукопашную придётся часто – противников встречается больше, чем достаточных для их нейтрализации боеприпасов.
