После того как Москва была разрушена ядерной войной, немногие выжившие спаслись с радиоактивной поверхности и нашли убежище в разветвленной системе городского метро. Артем - молодой человек, который остановил угрозу таинственной расы существ, известных как Темные, освободив свою родную станцию и, в конечном счете, само человечество, и заслужил престижную честь быть рейнджером. Однако Метро продолжает вести войну против мутантов и политических группировок, таких как неонацистская организация "Рейх" и коммунистические "красные", а мир для невинных людей в туннелях остается лишь мечтой. Вскоре появляются сообщения о том, что существует Темный, который пережил ракетный удар, направленный на его вид. В результате ряда событий Артем встречает Темного и понимает, что все может быть не так просто, как казалось.
Основанная на романе Дмитрия Глуховского "Метро 2033", Metro: Last Light - это постапокалиптический шутер от первого лица, который является новой главой в саге о Метро и продолжением Metro 2033. Как и предшественник, игра представляет собой преимущественно сюжетный шутер с тяжелыми элементами стелса. Артем может носить до трех единиц оружия одновременно, однако патроны в игре дефицитны и ценны настолько, что пули высшего класса фактически являются валютой Метро. При столкновении с вооруженными противниками поощряется скрытность, а боеприпасы стоит беречь для многочисленных существ-мутантов, встречающихся в бою. Во многих ситуациях игрок может выбирать между прямой стрельбой и скрытностью, также есть возможность смертельной или несмертельной расправы над врагом.
Действие игры происходит в двух средах: в самом метро и на поверхности. Метро состоит из обитаемых станций и туннелей, кишащих мутантами. Каждая станция в метро отличается от другой, и игроку предстоит увидеть и посетить многие из них на протяжении всей игры, как враждебные, так и иные. Поверхность - очень опасное место, требующее от главного героя носить противогаз, чтобы выжить, поэтому очень важно находить трупы, контейнеры и искать фильтры для противогазов. Если противогаз начнет трескаться и ломаться, игрок должен найти другой, иначе Артем погибнет. Поверхность полна токсичных опасностей и мутантов, некоторые из которых могут подхватить Артема и сбросить его с большой высоты.