Fallout 3 to trzecia część gry cRPG osadzonej w postapokaliptycznej rzeczywistości.

Fabuła gry toczy się w świecie, w którym wybuchła trzecia wojna światowa. Na skutek masowego użycia broni atomowej wielkie połacie Ziemi zostały zmienione w pustkowia, a przeżyli jedynie ci ludzie, którzy na czas schronili się w potężnych schronach zwanych kryptami. Kiedy pył radioaktywny opadł część ocalonych wyszła na powierzchnię. Niektórzy jednak pozostali w bezpiecznych schronach. Ocaleni założyli niewielkie osady i starali się przeżyć, co wobec wysokiej radioaktywności, chorób, ataków zmutowanych zwierząt i ludzi nie było łatwe. Główny bohater gry urodził się i mieszkał w krypcie, która nigdy nie została otwarta (ma ona numer 101 i położona jest w okolicach Waszyngtonu). W 2277 roku (czyli w 200 lat po wojnie atomowej) postać opuszcza bezpieczne schronienie poszukując swojego zaginionego ojca.

Fabuła programu nie jest bezpośrednią kontynuacją tej z pierwszych dwóch części gry. Natknąć się można jednak na efekty wydarzeń i organizacje z wcześniejszych produkcji. Można tu wymienić choćby Bractwo Stali (militarystycznie nastawioną organizację, której nadrzędnym celem jest zdobywanie i wykorzystywanie przedwojennej technologii) czy Enklawę (grupę powstałą z pozostałości rządu USA, której celem jest wymordowanie wszystkich mieszkańców pustkowi i ponowne zasiedlenie obu Ameryk). Rozgrywka rozpoczyna się w chwili narodzin głównego bohatera. Ojciec postaci, będący głównym lekarzem schronu dokonuje testu jej DNA. W tym momencie gracz określa płeć postaci oraz ogólne elementy jej wyglądu (przykładowo kolor skóry czy elementy rysów twarzy). Po zakończeniu procesu ojciec zdejmuje maskę ukazując oblicze podobne do twarzy bohatera. Następnie przedstawiane są kolejne etapy życia postaci, będące jednocześnie etapami jej tworzenia. Cechy bohatera określa się w trakcie lektur książki dla dzieci, a zapoznanie się z sterowaniem ukazane jest jako nauka chodzenia. Ważnym elementem zabawy jest Pip-Boy 3000. Jest to naręczny komputer umożliwiający dostęp do umiejętności postaci oraz jej ekwipunku.

Statystyki postaci oparto na znanym z wcześniejszych części gry systemie S.P.E.C.I.A.L. Postać opisana jest więc przez szereg cech (takich jak siła czy zręczność) oraz umiejętności. Sama rozgrywka polega na kierowaniu bohaterem przemierzającym zdewastowany Świat, wykonującym rozmaite zadania i walczącym z napotkanymi przeciwnikami. Utrzymanie postaci przy życiu nie jest przy tym proste potrzebuje ona bowiem jedzenia oraz wody. Ta ostatnia jest przy tym trudno dostępna lub skażona. Bohater musi się również bronic przed atakami wrogich stworzeń z pomocą rozmaitych rodzajów broni. Walka odbywa się w systemie V.A.T.S. (Vault-Tec Assisted Targeting System), który opiera się na wydawaniu punktów akcji z puli określonej przez statystyki postaci. Autorzy gry wyposażyli przeciwników w zaawansowany system sztucznej inteligencji pozwalający im na korzystanie z osłon i tworzenie grup.

Świat gry jest dość rozległy składa się z ruin Waszyngtonu i jego okolic. W grze występuje sporo postaci niezależnych, z których część można zatrudnić jako najemników. Ich stosunek do postaci gracza określany jest dzięki systemowi punktów karmy przyznawanych za dobre i złe uczynki! Program zawiera dużą dawkę przemocy. Przykładowo trafienie wroga w głowę może zaowocować jej odstrzeleniem. Gra posiada kilka możliwych zakończeń zależnych od postępowania postaci gracza. Grafika programu jest trójwymiarowa, dopracowana i umożliwia oglądanie rozgrywki zarówno z perspektywy pierwszej jak i trzeciej osoby.