این بازی با راه اندازی “Kollektiv 2.0” و دستگاه جدیدی به نام “Thought” آغاز می شود که به انسان اجازه می دهد تا با استفاده از ذهن خود شبکه را کنترل کند. متأسفانه پرتاب خراب شد و در نتیجه ربات ها شروع به حمله به انسان کردند و صدها نفر را کشتند.
Atomic Heart یک بازی نقش آفرینی اکشن تیراندازی اول شخص است، بنابراین می توانید انتظار داشته باشید که در طول مدت زمان تقریبا 25 ساعته خود، سلاح های زیادی شلیک کنید. در داخل زرادخانه شما ترکیبی از آخرین پیشرفت‌های تسلیحات غوغا و برد از Sechenov و تاسیسات 3826. دستکش پلیمری وجود دارد. اگر با بازی‌هایی مانند Bioshock آشنا هستید، قدرت این دستکش ممکن است شبیه به توانایی‌های دست چپ آن بازی به نظر برسد، زیرا می‌توانید مستقیماً از نوک انگشتان P-3 برق، یخ و تله‌کینزی را تحریک کنید. در داخل دستکش Char-Les، یک دستیار هوش مصنوعی قرار دارد که داستان، اهداف و اسرار را ارائه می‌کند، منطقه را اسکن می‌کند و ربات‌های دیگر را هک می‌کند.
داستان «قلب اتمی» در یک نسخه واقعیت جایگزین تخیلی از اتحاد جماهیر شوروی در سال 1955 اتفاق می‌افتد.
شما به عنوان بهترین مامور سچنوف، سرگرد نچایف با نام مستعار P-3 بازی می کنید. نچایف از سومین عنصر رادیواکتیو کشف شده، پلوتونیوم، نامگذاری شد، عنصری که پس از قرار گرفتن در آزمایشگاه تقریباً به قیمت جان او تمام شد. تمام این مصیبت باعث شده است که P-3 با حافظه ای تکه تکه شده، PTSD و یک پروتز فلزی همراه شود، اما او هنوز می داند که چگونه به هر وسیله ای که لازم است کار را انجام دهد. به عنوان P-3، شما به پایگاه نظامی فوق سری Facility 3826 فرستاده می شوید تا حادثه را بررسی کنید و شبکه عصبی را بازیابی کنید.