Игровой процесс представляет собой классический FPS c элементами ролевой игры, иммерсив сима и хоррора. Доступна огромная территория для исследования. Вы можете общаться с другими сталкерами и многими другими персонажами. Предстоит выполнить множество основных и второстепенных заданий. В Stalker 2 присутствует огромное количество самого разного вооружения и вспомогательной экипировки.

В зоне находятся самые разные охотники за артефактами, наемники и различные монстры, образовавшихся в результате аномалий. Множество мест, которые игрок посещает за время странствий, представляют собой реально существующие земли Припяти или Рыжего леса. За время прохождения игроки столкнутся с нарушением законов физики, артефактами, дающие самые разнообразные способности, начиная от замедления времени до залечивания ран. Однако некоторые могут наносить вред. Игра вдохновлена работами братьев Стругацких и Андрея Тарковского.

Сюжетная линия Сталкер 2: Сердце Чернобыля может похвастаться нелинейностью. По мере прохождения кампании главный герой по прозвищу Скиф может принимать решения, которые влияюют на общий ход истории. От действий протагониста зависит судьба как неигровых персонажей, так и Зоны отчуждения. Для исследования достуны такие города, как Припять, Чернобыль-2, ЗГРЛС Дуга и другие локации. Вместе с героем предстоит также посетить мрачные лаборатории и некоторые старые области из первой части приключения, например, Болота или Кордон. Врагами выступают как новые мутанты, ранее не встречавшиеся в серии, так и потребуется вступить в конфронтацию со знакомыми монстрами.