Геймплей Atomic Heart трудно назвать инновационным или оригинальным: это вполне себе обычный приключенческий шутер от первого лица с некоторыми элементами ролевой игры. Упор в игровом процессе сделан на довольно гибкую кастомизацию оружия и наличие у главного героя незаурядных возможностей, благодаря которым он способен бороться даже с очень серьезными и опасными роботами и не только.
Присутствует не только огнестрельное оружие, но и оружие ближнего боя, которое, к слову, тоже можно улучшать ради большей его эффективности.
Имеется еще и система крафта, позволяющая собрать оружие из добываемых в ходе исследования локаций ресурсов.
А еще геймплей Atomic Heart предлагает немало головоломок различной степени увлекательности и сложности.