W Atomic Heart, gracz wciela się w rolę robotnika, który zostaje wysłany na teren tajemniczej bazy badawczej. Tam czeka go wiele niebezpieczeństw oraz tajemniczych wydarzeń, które zmuszą go do walki o przetrwanie. Rozgrywka skupia się na walce z maszynami i stworzeniami, a także na eksplorowaniu otwartego świata i zbieraniu przedmiotów. Każda z broni oferuje unikalne możliwości, co pozwala na stosowanie różnych strategii i podejść do walki.

Oprócz tego, gra oferuje system umiejętności i możliwość ulepszania postaci, co dodaje do gry wiele głębi i pozwala na bardziej indywidualne podejście do rozgrywki. Gracz może także prowadzić ciekawe dialogi z innymi postaciami oraz eksplorować świat gry i szukać ukrytych tajemnic.