La civilisation est tombée en ruines suite à une guerre nucléaire. Pour se protéger des explosions atomiques, certaines personnes ont trouvé refuge dans des abris anti-atomiques souterrains, (Vault en anglais) qui ont été construits. Le joueur est un habitant d'un de ces abris souterrains, l'Abri 13, qui est sélectionné pour être le premier à affronter le monde extérieur. Le 5 décembre 2161, la puce servant à filtrer l'eau contaminée (Water Chip) vient de tomber en panne : sa mission sera donc d'aller affronter le monde extérieur pour trouver une puce de rechange avant que les réserves d'eau de l'abri ne s'épuisent. La seule information de départ est l'existence d'un autre abri construit à l'Est qui, peut-être, aurait cette puce.