Atomic Heart, oyuncuları Sovyet alternatif gerçekliğine götürüyor, burada robotik teknoloji görülmemiş yüksekliklere ulaşmıştır.
Oyunun hikayesi 1955 yılında geçmektedir. İkinci Dünya Savaşı uzun zaman önce geride kalmıştır ve SSCB barışçıl atom enerjisini keşfetmekte ve ileri teknolojiler geliştirmektedir. Robotlar fabrikalarda ve kolektif çiftliklerde ağır ve tehlikeli işleri yapmaktadırlar. Gizli tesis “3826”da, ev içi robotlar üretilmektedir.
Ancak bir anda kontrol sistem hatası meydana gelir ve robotlar isyan eder. Onlar fabrikanın tüm personelini yok ederler.
Baş karakter, P-3 özel ajanı, olayı araştırmak için gönderilir. Ona, düşmanca makinelerle dolu tesise inmesi gerekmektedir. Robot görevlileri, endüstriyel mekanizmalar, uçan dronlar – hepsi kahramana acımadan saldıracaktır.
Metal canavarlar ordusuna karşı koymak için ajanın Sovyet istihbaratı için özel yapılmış bir eksoskeletonu vardır. Bu kıyafeti, devre dışı kalan robotlardan uzuvları koparıp kendisine ekleyerek geliştirebilir. Bu şekilde, oyuncu benzersiz yeteneklere ve silahlara erişebilir.
Atomic Heart’taki savaşlar genellikle yakın dövüşte gerçekleşir. Ateşli silaha mermi çok fazla olmadığından, oyuncunun soğuk silah ve kostümün yeteneklerini etkili bir şekilde kullanması gerekmektedir.
Terkedilmiş atölyeleri ve laboratuvarları keşfederken, kahraman yoldaşlarından ilerleyerek ve gerçekleşen gizemi çözmektedir.