Trong Fallout Shelter, người chơi phụ trách việc xây dựng và quản lý Vault như một Overseer – nhà lãnh đạo và người điều phối Vault của mình. Người chơi hướng dẫn và chỉ đạo các công dân của Vault, và cần giữ họ luôn được hạnh phúc thông qua việc đáp ứng nhu cầu cơ bản như điện, nước và thực phẩm.[3][4] Họ đứng ra giải cứu các cư dân sống trên đất hoang và giao cho các công trình tạo nguồn tài nguyên khác trong Vault, qua việc sử dụng hệ thống chỉ số nhân vật SPECIAL từ các bản Fallout khác. Hồ sơ thông tin về SPECIAL của từng nhân vật sẽ ảnh hưởng đến khả năng tạo ra các nguồn tài nguyên khác nhau,[5] và người chơi có thể gia tăng chỉ số của họ bằng cách huấn luyện họ trong các phòng dành riêng cho mỗi stat.[6] Những cư dân này có thể thăng cấp theo thời gian, tăng cột máu của họ, và được cung cấp các vật dụng và vũ khí mới để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau.[3] Số lượng cư dân có thể tăng lên bằng cách chờ đợi những cư dân mới đến từ vùng đất hoang hoặc bằng cách ghép đôi một người đàn ông và một người đàn bà trong khu nhà ở để họ sinh con đẻ cái.[4][5]

Cân bằng các nguồn tài nguyên thiết yếu như điện, nước và lương thực là một khía cạnh quan trọng của game.[4] Nhiều phòng riêng biệt có thể được xây cất trong Vault, cung cấp các vật dụng khác nhau hoặc điểm thưởng thêm. Người chơi không phải trả tiền để tăng tốc thời gian hoặc quá trình lâu dài,[4][7] thay cho tùy chọn ngay lập tức hoàn thành nhiệm vụ có nguy cơ thất bại thảm khốc – chẳng hạn như cháy hoặc lũ gián "radroach" xâm nhập căn cứ địa.[7][8] Người chơi đôi khi được nhận thưởng bằng hộp đồ ăn trưa có chứa phần thưởng, chẳng hạn như vật dụng hoặc tài nguyên, có thể mua riêng qua các giao dịch vật phẩm ảo trong game.[4][7][9][10]