Fallout 4เป็นเกมเล่นตามบทบาทแอคชั่นที่ตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมแบบโลกเปิด การเล่นเกมคล้ายกับเกมFallout 3และFallout: New Vegasซึ่งเป็นการทำซ้ำหลักสองครั้งก่อนหน้านี้ในซีรีส์ แต่แตกต่างจากสองชื่อก่อนหน้านี้ปืนเพลย์ได้รับการจัดการโดยid ซอฟต์แวร์ คุณลักษณะที่กลับมารวมถึงกล้องที่สามารถสลับไปมา

ระหว่างเป็นคนแรกและมุมมองบุคคลที่สามFallout 4นำเสนอคุณสมบัติต่างๆรวมถึงระบบเกราะหลายชั้น, การสร้างฐาน, ระบบบทสนทนาที่มีบทสนทนา 111,000 บรรทัด, และระบบการประดิษฐ์ที่ใช้วัตถุที่ปล้นได้ทุกชิ้นในเกม ศัตรูเช่นหนูตุ่นบุกซูเปอร์ Mutants, Deathclaws และดุร้าย Ghouls กลับมาพร้อมกับสหายDogmeat

ผู้เล่นสามารถท่องไปในโลกของเกมได้อย่างอิสระและออกจากการสนทนาได้ตลอดเวลา หากผู้เล่นค้นพบสถานที่บางแห่งพวกเขาอาจเดินทางไปที่นั่นอย่างรวดเร็ว สามารถปรับแต่งอาวุธได้เช่นกัน เกมดังกล่าวมีปืนมากกว่า 50 กระบอกซึ่งสามารถสร้างขึ้นด้วยการดัดแปลงที่หลากหลายเช่นประเภทลำกล้องและเลเซอร์โฟกัสซึ่งมีการดัดแปลงมากกว่า 700 รายการ Power Armor ได้รับการออกแบบใหม่ให้เหมือนยานพาหนะมากกว่าชุดเกราะที่สวมใส่ได้โดยต้องใช้แกนพลังงานและมีน้ำหนักตายเป็นหลักโดยไม่มีมันและสามารถแก้ไขได้ทำให้ผู้เล่นสามารถเพิ่มไอเท็มต่างๆเช่น Jetpack หรือเลือกประเภทแยกต่างหาก ชุดเกราะสำหรับแต่ละส่วนของชุดสูท 

คุณลักษณะใหม่ของซีรีส์นี้คือความสามารถในการประดิษฐ์และแยกโครงสร้างการตั้งถิ่นฐานและสิ่งปลูกสร้าง ผู้เล่นสามารถเลือกและสลายวัตถุและโครงสร้างในเกมจำนวนมากและใช้เพื่อสร้างโครงสร้างของตนเองได้อย่างอิสระ 

นอกจากนี้เมืองสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าที่ใช้งานได้โดยใช้ระบบสายไฟ พ่อค้าและตัวละครที่ไม่ใช่ผู้เล่นสามารถอาศัยอยู่ในถิ่นฐานของผู้เล่นซึ่งผู้เล่นต้องจัดหาปัจจัยยังชีพโดยการปลูกอาหารในแพทช์ชั่วคราวและสร้างปั๊มน้ำ ผู้เล่นสามารถสร้างแนวป้องกันต่างๆรอบ ๆ ถิ่นฐานของพวกเขาเช่นป้อมปราการและกับดักเพื่อป้องกันการโจมตีแบบสุ่ม