В сериале Atomic Heart сюжет разворачивается в альтернативной реальности, где СССР превратился в мрачную и опасную страну. Главный герой, агент специального назначения П-3, отправляется на секретное задание в лабораторию Atomic Heart. Его цель - расследовать загадочное исчезновение всех работников и установить контакт с выжившими.

Прибыв на место, П-3 обнаруживает, что лаборатория полна кровожадными мутантами и роботами-убийцами. Герой должен бороться за свою жизнь и одновременно раскрыть тайны происходящего. В ходе своего путешествия по заброшенной лаборатории он сталкивается с шокирующими открытиями о проектах Atomic Heart – они были созданы для управления людским разумом и контроля над психикой.

Постепенно П-3 раскрывает заговор, который простирается даже на самую верхушку власти. Он узнаёт о страшных экспериментах над людьми и осознаёт, что его самого запланировали использовать в качестве оружия. В борьбе за свободу и выживание герой объединяется с другими выжившими, чтобы покончить с этим кошмаром и вернуть мир в руки людей