Основное действие игры разворачивается на отдельных локациях (города, подземелья, военные базы и прочие интересные места), разбросанных по игровому миру. Здесь главный персонаж выполняет квесты, общается и торгует с персонажами и получает информацию. 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.). Иногда на глобальной карте происходят случайные встречи. В начале игры известно местоположение только двух локаций (Убежища 13 и 15); в ходе общения с персонажами или самостоятельного исследования глобальной карты постепенно обнаруживаются другие локации.

Вся получаемая по ходу игры информация заносится в «Пип-Бой» (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 можно пропустить какой-либо отрезок времени. При перемещении по глобальной карте ход времени резко ускоряется. В Fallout отсутствуют погодные явления, но есть смена дня и ночи. Бои идут в пошаговом режиме; тот, кто начинает бой, получает преимущество первого удара, в дальнейшем очередность ходов определяется т. н. порядком действия персонажа (производная характеристика SPECIAL)

Игрок располагает огромным набором действий, резко увеличивающим нелинейность прохождения игры. Можно обыскивать шкафы, столы, трупы людей и животных, открывать и закрывать незапертые двери, попытаться совершить кражу у любого персонажа (не обязательно с удачным исходом). В определённых местах можно торговать, продавая, покупая и обменивая предметы. Любое существо можно атаковать голыми руками или оружием, на ком угодно можно применять разнообразные предметы с различными последствиями — к примеру, если применить на человеке алкогольный напиток, то у него снизится восприятие, что облегчает кражу, можно даже запустить часовую бомбу и подложить её кому-то в карман. С частью персонажей можно говорить. В ходе игры Выходцу придётся взламывать двери, работать с компьютерами, обнаруживать ловушки, чинить вещи, и для всего этого необходимо наличие соответствующих умений.

Развитие личности Выходца возможно по мере приобретения им опыта. Очки опыта даются за выполнение квестов, получение важной информации, успешное применение навыков и за любое убийство. Нередко разные способы выполнения квеста дают разное количество опыта. 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 разрешается выбрать дополнительный бонус (перк). Бонусы немного улучшают качества и способности персонажа; некоторые бонусы очень важны, в то время как другие почти бесполезны.