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《辐射4》的游戏系统整体上和《辐射3》以及《辐射：维加斯》类似，能够在第一人称和第三人称视角进行切换。《辐射4》中新增了分部位护甲系统，基地建造，动态对话系统，深度打造系统，可以让游戏里任何能捡到的玩意都有用处。
《辐射4》的腕式电脑PipBoy玩家依然通过戴在手腕上的Pip-Boy查看角色属性，地图，和物品。玩家还可以在废土世界里找到一些游戏卡带，放入Pip-Boy玩迷你游戏。另一个回归的要素就是在战斗中有着重要作用的Vault-Tec辅助设计系统(V.A.T.S.)，激活这个系统可以让战斗的时间停滞，效果类似于“子弹时间”，同时屏幕上还会标示出敌人的不同部位可以选择射击。不同的部位不同的武器会消耗不同的行动点数。射击头部可以迅速击杀或是致盲目标，射击腿部可以减缓敌人的行动，射击武器可以缴械对手等等。
《辐射4》定居点建造系列新加入的一大特色就是定居点建造系统。玩家可以通过收集资源和补给来打造或是装饰各式各样的建筑，包括房屋，塔楼，酒吧，实验室等等。而且玩家可以建造多个定居点，不同的定居点间可以建立贸易路线。定居点需要提供电力，水泵以及能源线系统才能正常运作，此外还需要开辟花园或是农田来提供稳定的食物及饮品。玩家可以为定居点架设各式各样的防御措施，包括炮塔，哨站，陷阱等等，在游戏里，定居点时不时的会遭到突袭和攻击。
另一大《辐射4》确定的亮点是游戏将没有等级上限，给予玩家在战斗和探索上更多的自由。此外不同于系列以往，《辐射4》在做完主线任务后依然可以继续游戏。
而全新的武器系统也支持丰富的自定义打造。
《辐射4》属性系统及辅助技能系统介绍
这里给大家着重介绍一下游戏里的属性系统和辅助技能（Perk）系统。属性系统共有七类，分别是力量，感知，耐力，魅力，智力，敏捷，幸运。玩家在开始游戏时需要确定自己角色属性的起始值，每项属性最高可以设定10点，而总共可以分配的点数只有28点，所以不可能最大化每种属性。
游戏的升级系统和《辐射3》类似，基于经验点数。本作的升级速度会比《辐射3》快很多，意味着玩家有更多的机会选择不同的辅助技。在游戏中，每升一级，就能选择一种辅助技。官方给出了《辐射4》的全部Perk列表：
从图上可以看到每种属性都有各自的辅助技（每个图标代表一种辅助技），一共10层，对应各自的属性点。升级时选择不同的属性点可以点亮对应的Perk值。比如你在魅力加了10点，就可以选择位于第10阶的“恐吓”辅助技，效果是胁迫人类对手帮你做事。
辅助技不分强弱，1阶的Perk和10阶的Perk区别只在于技能效果。属性数值要求越高的辅助技，效果就越新鲜，能够提供更多有趣的玩法。比如敏捷属性下，1阶辅助技为Gunslinger ，效果是增加20%的手枪伤害，而敏捷10阶的辅助技“Gun Fu”效果则是无论持有何种武器，V.A.T.S系统下的对第二个目标的伤害增加25%。
另一点比较重要的是，这些辅助技中的每一个其实是一个迷你技能树，本身带有多个等级也有新的效果。Gun Fu技能下选择更多的目标会造成更多的伤害，甚至能够立刻打出暴击。而 Gunslinger在提升等级后会增加手枪的射程，增加缴械敌人的几率，甚至是立刻打残敌人。
辐射4“大联盟”Perk这些额外的效果也要求更高的角色等级。比如《辐射3》中的 Paralyzing Palm （空手让敌人瘫痪）在《辐射4》里是第5阶的“ Iron Fist”，不过你需要点亮前面4阶的技能并达到46级后才能解开 Iron Fist。
每个属性有10个辅助技能，总共是70个。再加上辅助技的不同等级，总共超过了270个。同时每个属性还有最高等级训练Perk，能够提高1点属性上线。
除此之外，在游戏中还可以找到很多的杂志提供额外的辅助技能，数量超过100本。有些杂志会给你一个单独的Perk，而还有一部分会提高某个辅助技能的等级，比如一套10期刊的Grognak the Barbarian漫画可以让你的Barkbarian Perk提高一个等级。
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