Juste en dessous de la surface, sous les ruines de Novossibirsk, le colonel Khlebnikov tente de rentrer chez lui et retrouver son fils, Kirill, pour le réveillon du Nouvel An.
 
Cependant, tout n'est pas rose pour ces gens : les tunnels sont de plus en plus consumés par la vase, les attaques de mutants sont en hausse et la précieuse « matière verte » qui protège de l'irradiation commence à manquer. Afin de garantir la survie des leurs, des mesures drastiques vont devoir être prises...
 
Suivant les aventures de Khlebnikov au cours des derniers jours de vie à Novossibirsk, retracées par le colonel Melnik un an plus tard, les joueurs peuvent s'attendre à retrouver le gameplay habituel de la série Metro dans ce nouveau chapitre qui comprend le terrible lance-flammes, une arme inédite, des environnements confinés à l'excès, et une tension insoutenable bien trop familière.