Dit semi-realistische schietspel speelt zich af in de nabije toekomst waarin Tsjernobiel voor de tweede keer in de geschiedenis getroffen wordt door een nucleaire ramp. Het geïnfecteerde gebied, kortweg de 'Zone' genoemd, spreidt zich steeds verder uit en het leger doet er alles aan iedereen uit het gebied te weren. Sommige dappere individuen weten zich echter toch toegang te verschaffen tot het gevaarlijke gebied, ondanks de inspanningen van het leger. Zij worden Stalkers genoemd. Slechts een aantal keerde terug, maar bracht wel vreemde objecten mee en de boodschap dat het gebied niet alleen geïnfecteerd was, maar dat er ook mutanten rondzwierven.
De speler neemt de rol aan van zo'n 'stalker', een soort jager op zoek naar vreemde objecten om deze vervolgens aan de hoogste bieder te verkopen. S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl bevat naast een heleboel ontwikkelde wezens, ook een groot aantal kilometers aan spelgebied. Apart hieraan is dat de 'Zone' steeds veranderd omdat er giftige golfen rondhangen en steeds geïnfecteerde gedeelten bijkomen. In STALKER is bijvoorbeeld een dag/nacht overgang verwerkt, waardoor de omgeving sowieso steeds anders oogt. Het spel is voorzien van een non-lineair plot met meerdere einden. STALKER is dan ook niet echt een schietspel, maar meer een 3D actie/avonturen spel met RPG elementen.