A história ocorre no ano de 2277, cerca de 36 anos após os eventos de Fallout 2 (do qual não é uma seqüência direta). Os jogadores assumem o controle de um habitante do Vault 101, um dos vários abrigos subterrâneos criados antes da Grande Guerra para proteger cerca de 1.000 seres humanos da precipitação nuclear, que é forçado a se aventurar na Capital Wasteland para encontrar seu pai depois que ele desaparece do Vault sob circunstâncias misteriosas.