События Fallout 4 разворачиваются в постапокалиптическом мире, разрушенном ядерной войной. Действие происходит в Содружестве — регионе, включающем в себя территории бывшего Бостона и Массачусетса. Спустя 210 лет после глобального ядерного конфликта, известного как Великая Война, человечество постепенно оправляется от катастрофы, но мир уже никогда не будет прежним.

Главный герой игры — единственный выживший из Убежища 111, криогенного бункера, где группа избранных пережидала последствия войны в состоянии анабиоза. Проведя в заточении 210 лет, протагонист выбирается на поверхность и оказывается в совершенно незнакомом и враждебном мире. Перед ним стоит непростая задача — выжить в суровых условиях Пустоши, сражаясь с многочисленными опасностями, и распутать клубок тайн, связанных с загадочным Институтом и пропажей сына.

Fallout 4 предлагает классический ролевой геймплей с видом от первого или третьего лица на выбор. Игрок волен свободно исследовать обширный открытый мир, посещать разнообразные локации, общаться с NPC, выполнять квесты и участвовать в сражениях. Боевая система стала более динамичной и требует от игрока быстрой реакции и тактического мышления. Знакомая по предыдущим частям система V.A.T.S. позволяет на время замедлять время и прицельно стрелять по уязвимым местам противников.

Одно из главных нововведений игры — глубокая система крафтинга и строительства. Теперь игрок может не только создавать и модифицировать оружие и броню, но и возводить целые поселения с нуля. Собирая всевозможный хлам, остатки довоенных конструкций и уцелевшие материалы, можно построить жилые дома, мастерские, фермы, защитные сооружения и многое другое. Поселенцы, которых удастся привлечь в свою общину, будут помогать с производством еды и ресурсов, защитой базы и торговлей.

Развитие персонажа по-прежнему основано на системе S.P.E.C.I.A.L., определяющей базовые характеристики героя, такие как сила, восприятие, выносливость, харизма, интеллект, ловкость и удача. Каждый новый уровень позволяет улучшить одну из характеристик и разблокировать связанные с ней способности — перки. Продуманное распределение очков развития позволяет создать по-настоящему уникального и специализированного персонажа.

Важную роль в Fallout 4 играют компаньоны — NPC, которые могут сопровождать главного героя в его путешествиях по Пустоши. У каждого напарника есть своя история, характер и мотивация. Они не просто помогают в бою и переносят лишний груз, но и активно комментируют происходящее, реагируют на поступки игрока и даже могут влиять на некоторые игровые ситуации. Отношения с компаньонами развиваются по мере совместных приключений и зависят от диалогов и принимаемых решений.

Система диалогов в Fallout 4 также претерпела изменения по сравнению с предыдущими частями серии. Теперь разговоры с NPC происходят в реальном времени, без пауз и остановок игрового процесса. Главный герой стал полностью озвученным персонажем и может общаться с окружающими с помощью системы выбора реплик, отображаемых в виде нескольких вариантов ответа. Это привнесло в диалоги больше кинематографичности и драматизма, хоть и несколько ограничило ролевую составляющую.