Фотореалистичная Зона отчуждения — воссозданные по реальным прототипам город Припять, ж/д станция Янов, завод «Юпитер», с. Копачи и др.

Новый сюжет, ряд уникальных персонажей.

Расширенная система побочных квестов.

Новые монстры: химера и бюрер. Новое поведение и возможности всех монстров.

Новая система A-Life, созданная на основе наиболее понравившихся игрокам элементов первых двух игр серии.

Выбросы существенно влияют на мир Зоны.

В игру добавлена функция сна.

Новый интерфейс игрока.

Возможность продолжить игру после её прохождения в режиме freeplay.

Игра разрабатывалась на движке X-Ray v.1.6.

Прочие нововведения

Из игровых журналов и видеороликов, а также из самой игры можно узнать некоторые дополнительные подробности нововведений:

Введённая в игру химера старается выходить на дистанцию атаки незамеченной и убегает, если замечена жертвой до этого.

Введённый в игру бюрер активно использует телекинетические способности, бросая в игрока предметы и даже пытаясь вырвать у него из рук оружие (что у него весьма неплохо получается с любым оружием, кроме ножа).

Монстры наиболее активны ночью, а сталкеры — днём.

Сталкеры ищут артефакты, на них в свою очередь охотятся монстры.

Разные виды монстров могут воевать друг с другом.

Монстры покидают точки респавна более свободно и могут гоняться за игроком почти по всей карте.

Значительное разнообразие новых NPC.

Перед выбросом сталкеры пытаются спрятаться в укрытиях, что может приводить к стычкам между ними.

Введена серия стимулирующих препаратов, оказывающих различные положительные эффекты на главного героя.

После выбросов появляются новые артефакты.

Ночью гораздо темнее, чем в первой части игры.

Расстояния между зданиями, холмами, дорогами и другими реалистичными объектами в Зоне значительно увеличены, приближаясь к реальным масштабам.

Комплекты брони разделены на две составляющие: защита головы и защита тела. Некоторые комплекты (например, «Сева» и экзоскелет) обладают интегрированными шлемами.

Убрана «война группировок». Игрок, как и в первой части, не может вступить ни в одну из них.

Сталкеры обыскивают мёртвые тела других сталкеров.

Численность группировок и вообще сталкеров в Зоне уменьшена.

Пять не встречавшихся ранее игровых локаций, из которых три приблизительно 1,5*1,5 км размером, а две — подземные. Первая локация, «Затон» — холмистая местность в районе пересохшего русла реки с различными хозяйственными сооружениями и севшими на дно кораблями. Вторая локация, «Завод „Юпитер“» — урбанистический пейзаж. Третья локация, «Припять» — восточная часть города Припять, воссозданная по спутниковой карте и фотоматериалам GSC. Подземные сюжетные локации: Путепровод «Припять-1» и Лаборатория «Х8» — возвращённые остатки подземных тоннелей, соединяющих все лаборатории в Зоне и ВарЛаб (сокращённое от «War Lab» — «военной лаборатории»), в которой находилось логово О-сознания, вырезанные из «Тени Чернобыля».

В игру введена система достижений игрока. Полученные достижения регулируют отношение персонажей к игроку а также некоторые другие детали игры, касающиеся главного героя.

Наряду с техниками в игре появились медики и сталкеры, достающие хорошее оружие и броню на заказ.

Для некоторых модернизаций оружия необходимо принести технику инструменты. Также возможность модернизации может зависеть и от выполнения некоторых других заданий.

Тела мутантов теперь нельзя обыскивать.