ในโลกหลังสงครามนิวเคลียร์ที่พื้นผิวโลกกลายเป็นทะเลทรายกัมมันตรังสี ผู้รอดชีวิตอาศัยอยู่ในหลุมหลบภัยใต้ดินที่เรียกว่า "Vault" ลูซี่ หญิงสาวจาก Vault 33 ต้องออกผ่าตามหาพ่อที่ถูกลักพาตัวไป เธอเผชิญหน้ากับเหล่ากลุ่มคนป่า สัตว์กลายพันธุ์ และความจริงอันโหดร้ายของโลกเบื้องบน ขณะเดียวกันชายผู้สวมชุดเกราะพลังและสมาชิกกลุ่มภราดรภาพเหล็กก็มีเป้าหมายที่เกี่ยวพันกับชะตากรรมของมนุษยชาติ
