O jogo é ambientado em um laboratório genético, remanescente da Segunda Guerra Mundial, no qual um belo dia (ou nem tanto), corpos começam a aparecer por todos os lados, sem razão aparente. Algo aconteceu no passado, causando a desativação do complexo, que voltara recentemente à ativa, para pesquisas ultra-secretas envolvendo experimentos biotecnológicos para fins arcanos.

Há basicamente três tipos primários de criaturas em "BioShock": drones, predadores e soldados - estes últimos já foram seres humanos um dia, como é possível identificar em certas partes de seus corpos. Cada uma destas espécies recebeu tratamento distinto em termos de inteligência artificial, com modos diferentes de agir. Existe um ecossistema no complexo, sendo preciso aprender a lidar com ele ao longo do jogo, influenciando-o em seu favor, alterando a temperatura de certas áreas, por exemplo.

O game utiliza uma versão atualizada da tecnologia gráfica de "Tribes: Vengeance". O personagem principal, por sua vez, pode ter suas habilidades modificadas através de diferentes implantes, o que representaria a parte RPG do título. Além disso, existem as armas, divididas em cinco classes diferentes.