O jogo começa após o final ruim de Metro 2033, em que Artyom desfere um ataque devastador à misteriosa raça sobrenatural conhecida como Dark Ones. As cidades-estação do Metrô lutam pelo poder usando armas encontradas em D6. O jogador acompanha Artyom, o principal protagonista de Metro 2033, enquanto procura o misterioso “Prisioneiro”, a suposta “chave para a sobrevivência – a última luz na nossa hora mais sombria…”
Baseado no romance russo Metro 2033 de Dmitry Glukhovsky, Metro: Last Light é um jogo de tiro em primeira pessoa de terror pós-apocalíptico que serve como um novo capítulo na saga Metro e é a sequência de Metro 2033. Como seu antecessor, o jogo é um jogo de tiro baseado principalmente em uma história com fortes elementos furtivos. Artyom pode carregar até três armas ao mesmo tempo, mas as balas são escassas e valiosas a tal ponto que as balas de maior qualidade são, na verdade, a moeda do Metro. Ao lidar com oponentes armados, a furtividade é incentivada e é aconselhável economizar munição para as muitas criaturas mutantes encontradas em combate. Em muitas situações o jogador pode escolher entre tiro direto e furtividade, tendo também a opção de derrubar inimigos letais ou não letais.