Сюжет игры повествует о похождениях Выходца из Убежища — жителя подземного бункера, которому было поручено в течение 150 дней найти водный чип и доставить его в своё убежище, чтобы спасти изолированное сообщество от нехватки воды. Игрок может свободно перемещаться по карте мира, посещать игровые локации, выполнять различные задания и сражаться с представителями окружающего мира.
Одобрительно воспринятая критиками, игра положила начало серии Fallout. Среди достоинств игры обозреватели выделяли инновационный сеттинг, открытость игрового мира и реалистичность игрового процесса. В течение нескольких лет Fallout фигурировала в списках лучших игр от различных игровых изданий.
Игра была официально локализована и издана в России 15 февраля 2008 компанией «1С»; в 1998 году на российском рынке были выпущены нелицензионные версии игры, переведённые студией «Фаргус» (точная дата выхода неизвестна).

Главной особенностью игрового процесса является то, что в игровом мире игрок обладает полной свободой действий — он может путешествовать, общаться, сражаться, выполнять задания (основные и побочные), получать необходимую информацию. Время игры ограничено 150 днями, отведёнными на поиск водного чипа, и 13 годами игрового времени всего.

Основное действие игры разворачивается на отдельных локациях (городах, подземельях, военных базах и других местах), расположенных по игровому миру. Переход между удалёнными локациями осуществляется на карте мира. В любой момент перемещения можно остановиться и перейти в текущее место карты как в локацию (в зависимости от местности в данной точке это может быть пустыня, горы и т. д.). В начале игры известно местоположение только двух локаций (13-го и 15-го Убежищ); в ходе общения с персонажами или самостоятельного исследования глобальной карты игрок постепенно обнаруживает другие локации.
Вся получаемая по ходу игры информация: задания, карты, видеофайлы и т. д. — заносится в «Пип-Бой» (англ. Pip-Boy) — КПК главного героя. Он же служит для чтения голодисков.

Игра на локациях идёт в режиме реального времени, при необходимости с помощью Пип-Боя игрок имеет возможность пропустить какой-либо отрезок времени. При перемещении по глобальной карте ход времени резко ускоряется. В Fallout присутствует смена дня и ночи. Игрок имеет возможность в любой момент сохранить прогресс. Бои идут в пошаговом режиме; тот, кто начинает бой, получает преимущество первого хода, в дальнейшем очередность ходов определяется порядком действия персонажа (производная характеристика SPECIAL). Игрок способен провести обычную атаку, либо он может прицелиться и ударить в определённую часть тела противника. Некоторые виды оружия имеют несколько режимов атаки (например, автоматы могут стрелять одиночным выстрелом или очередью).
Игрок располагает обширным набором действий. Можно обыскивать шкафы, столы, трупы людей и животных, открывать и закрывать незапертые двери, попытаться совершить кражу у любого персонажа. С персонажами также можно торговать, продавая, покупая и обменивая предметы. Любое существо можно атаковать голыми руками или оружием, на любом персонаже можно применять разнообразные предметы с различными последствиями — к примеру, если применить на человеке алкогольный напиток, то у него снизится восприятие, что облегчает кражу; можно также запустить часовую бомбу и подложить её кому-либо в карман. С частью персонажей можно вести диалог. В ходе игры Выходцу придётся взламывать двери, работать с компьютерами, обнаруживать ловушки, чинить вещи, и для успешного осуществления всех данных действий необходимо наличие соответствующих умений.

Развитие личности Выходца происходит по мере приобретения им опыта. Очки опыта даются за выполнение квестов, получение важной информации, успешное применение навыков и за любое убийство. Когда накопленные очки опыта достигают определённого уровня, Выходец получает очередной уровень опыта, немного увеличивающий его очки жизни и дающий баллы, которые можно по своему усмотрению распределить для увеличения уровня умений. Через каждые три или четыре уровня опыта игрок может выбрать дополнительный бонус (перк). Бонусы немного улучшают качества и способности персонажа.

В игре присутствует карма — характеристика героя, которая меняется в зависимости от совершённых Выходцем действий (хороших или плохих). В начале игры карма нейтральна. Игрок при выполнении квестов делает моральный выбор между тем, каким способом их проходить. Нередко разные способы выполнения квеста дают разное количество опыта. Карма включает в себя числовой показатель репутации и титулы, которые может получить Выходец в случае совершения определённых действий (например, титул «Детоубийца» герой получает в случае убийства хотя бы одного ребёнка; а в случае, если показатель репутации достигнет 25 очков, персонаж получает титул «Чемпион»).