Bethesda Softworks в 2004 году воспользовалась плачевным состоянием дел компании Interplay Entertainment и выкупила у них права на серию игр Fallout за 6 миллионов долларов. В том же году стартовала разработка новой части серии компанией Bethesda Game Studios, а выпуск ее состоялся в 2008 году. Неожиданностью для многих стало то, что игра получила полностью трехмерную графику, в то время как предыдущие игры серии были выполнены в изометрической проекции.
Игровой процесс Fallout 3 сохраняет особенности франшизы и жанра в целом. Игра, как и прежние части серии, осталась однопользовательской. Игрок может управлять протагонистом как от первого лица, так и от третьего, взаимодействуя с различными персонажами и объектами. Иногда игроку приходится вести боевые действия, общаться с персонажами и разгадывать загадки. Мир игры представлен одной большой локацией, на которой расположены локации поменьше (помещения, туннели и др.).
Как и предыдущие части серии игра содержит в себе элементы ретрофутуризма, основанного на представлении будущего фантастами 1950-х. В ней можно услышать музыку, увидеть одежду и обнаружить другие элементы популярные в Америке 50-х. Также в игру перекочевали такие особенности эпохи как страх перед ядерной войной, когда простые граждане не без оснований боялись ядерной войны и последствий после нее, а на территории всей страны строились бомбоубежища.