Fallout 4 - це рольова гра у відкритому світі у стилі своїх попередників, Fallout 3 та Fallout: New Vegas. Функції геймплея, що повертаються включають можливість перемикатися між перспективами від першої особи та третьої особи, відкритий світ із вільним вивченням кочувань, різноманітні бойові варіанти (включаючи гармати, вибухівку, беззбройну та рукопашну), численні побічні квестки та більш лінійна основна лінія квесту, яка розгалужується до її завершення, варіанти діалогу, що впливають на шлях розмови, та вибір супутників, які допомагають у бою.
S.P.E.C.I.A.L. система навичок також повертається, дозволяючи гравцеві вирішити важливість певних навичок для їхнього персонажа (S.P.E.C.I.A.L. - абревіатура від Сила, Сприйняття, Витривалість, Харизма, Інтелект, Спритності та Удача) при підвищенні рівня. Функція бонусів змінена, оскільки вони тепер прикріплені до дерева навичок, доступність яких залежить від рангу S.P.E.C.I.A.L. навички, з якими вони пов’язані. Посилення Інтенсивного навчання замінено необов’язковою можливістю покращити ранг будь-якого з S.P.E.C.I.A.L. навички шляхом підвищення рівня замість вибору перку. Pip-Boy можна придбати на самому початку і він забезпечує доступ до статистики гравця, інвентаря, карт та інформації про квести, як і в попередніх іграх, з доданою функцією гри в міні-ігри, які можна знайти по всій Співдружності. Гравець також може скористатися програмою Pip-Boy для того, щоб отримати доступ до меню Pip-Boy, замість використання внутрішньоігрової функції. HP (очки здоров'я) та AP (очки дії) повертаються як первинна статистика із вилученням зброї та стану броні. Для відновлення HP можна використовувати стимпаки, ліжка та інші типи витратних матеріалів, такі як вода або телевізійні обіди. На відміну від попередніх ігор, опромінення безпосередньо впливає на максимальне здоров'я гравця, і його можна зменшити лише за допомогою RadAway або платної допомоги лікаря. AP відновлюється з часом і може бути використаним для спринту або атаки за допомогою системи націлення Vault-Tec (VATS), уповільнюючи час і надаючи гравцеві можливість успішно вибирати ціль у бою залежно від точності, яка сама по собі залежить на такі фактори, як дальність зброї, відстань до цілі та перешкода цілі.