Действие Atomic Heart происходит в альтернативном СССР, в котором страна вышла на массовое производство роботов, обслуживающих население страны. Главным героем игры является майор Сергей Нечаев, — агент советской разведки под псевдонимом П-3 — прибывший на предприятие по производству роботов под кодовым названием «3826», находящемся в КазССР. По неизвестной причине роботы на объекте вышли из строя и напали на персонал, а затем захватили «3826». Теперь майору Нечаеву предстоит не только разрешить ситуацию и остановить роботов, но и выяснить причину произошедшего.
