המשחק מבוסס על ספר שיצא לאור ב-2009 ונכתב ע"י דימטרי גלוקובסקי. הסיפור שלנו מתחיל בעולם פוסט-אפוקליפטי (אחרי שהעולם נחרב) 20 שנה אחרי שהאנושות החריבה את העולם בגלל שימוש יתר בפצצות אטום. הערים החצי הרוסות שנשארו לא יכולת לספק מחסה לשורדים בגלל גזים רעילים ורוחות מקפיאות, כדי לשרוד השורדים האחרונים של האנושות ירדו מתחת לאדמה למתקן הגדול בעולם עם פילטרים שיכולים לספק אוויר נקי לשורדים ששוכנים שם - "המטרו של מוסקבה". אלפי קילומטרים של מסילות רכבת תחתית ותחנות רכבת ישנות זה כל שנותר לאנושות. אבל זה לא הכל, מתברר שמשהו נוסף רוצה את המקום הזה. מתברר שהקרינה מפצצות האטום לא רק השמידה את העולם הישן היא יצרה עולם חדש וגם יצורים חדשים עמידים בקרינה ואולי אפילו טלפתים, המילה יצורים אולי לא נכונה יותר כמו מפלצות.

השורדים מתקבצים בתחנות הרכבת התחתית ומנסים לקיים קהילה חייה ונושמת, במסחר משתמשים בכדורי תחמושת צבאיים ככסף, הנשים מתאמצות לקבץ דברים פעוטים לאכיל את ילדיהם. הזקנים מתאבלים על העולם הישן שהם איבדו, מספרים סיפורים לדור הצעיר על השמיים והעצים. הצעירים והקשוחים עומדים בשערי התחנה עירניים מגינים מכל מוטנט שרוצה לאכול אנשים או ילדים. והאמיצים באמת יוצאים למנהרות כדי לסחור עם תחנות אחרות, לסייר בקצות המנהרות או אפילו לחפש בחוץ תחמושת ודברים יקיר ערך.
 

המשחק בין הבודדים שתומך ב-DX11 ממלא את אווירת המשחק המתוחה בערפילי ערפל סמיכים, בצללים מציאותיים, ובאורות חמימים שמספקים את רגעי המנוחה היחידים שתמצאו במהלך המשחק. למעלה מזה Metro 2033 תומך בטכנולוגיית תלת-מימד למשחקי מחשב, nvidia 3D vision לדוגמא. להלך במסדרונות, מסילות הרכבת והמערות החשוכות האלו כאשר כל מפלצת שקופצת עליך כל יצור שמאיים עליך יוצא מהמסך מביא את חווית המשחק לגבהים חדשים.



הגיבור שלנו ידוע בשמו הרוסי "ארטיום" הוא בחור צעיר שנולד אחרי הקטסטרופה לתוך העולם הפוסט-אפוקליפטי היי-שם הרחק בלב המטרו באחת מתחנות הרכבת המתפרקות של מוסקבה. ארטיום בניגוד לגיבורים אחרים מוצג כחולם ולא לוחם. כבר בתחילת המשחק כשאתם מבקרים בחדרו של ארטיום אי-אפשר שלא לשים לב לאוסף התמונות שהוא אוסף. גיבורנו מאז שהוא קטן אסף תמונות נוף מעיתונים ישנים, מגזינים, גלויות וכדומה. תמונות נוף אלו של יערות, שדות, הרים וגבעות מייצגות את מה שהיה ולא עוד, את העולם הישן שאיבדנו ואולי מציג את ניצוץ התיקווה שהעולם יחזור לקדמותו וירפא את עצמו.

אולם ניצוץ תקווה זה אינו הדבר היחידי שממריץ את ארטיום במסעו. סיפורנו מתחיל כאשר המוטנטים פרצו את אחד המחסומים ומנסים לפרוץ לתחנה היחסית שקטה של גיבורנו. כשאני אומר תחנה אני מתכוון "לעיר" שלו "לבית שלו" שם הוא גדל וזה הדבר היחיד שהוא מכיר ואוהב. עכשיו מקום אהוב זה נתון תחת פחד מתמיד מפריצת המוטנטים, פחד שהסוף קרב ובא. הכל תלוי בארטיום שיקרא לעזרה הכל תלוי בכם.