Сюжет игры, происходящий в игре "S.T.A.L.K.E.R.: Зов Припяти" хронологически следует за действиями, которые происходили в предыдущей версии "S.T.A.L.K.E.R.: Тень Чернобыля". Вследствие открытия прохода в середину Зоны, правительством было принято решение о начале крупных масштабов операции, имеющей засекреченное название "фарватер". Обеспечение контроля ЧАЭС военными является главной целью данной операции. Чтобы осуществить воздушную разведку местности и составить детализированные планы полей аномалии на местности, первый отряд военных был направлен в зону. Это требовалось для последующего обеспечения продвижения по являющимися безопасными маршрутами основным отрядам военных.

Вопреки ожиданиям, всё идёт совсем не по плану - почти все вертолёты разведки оказались уничтоженными. Для выяснения причины этих происшествий, в центр зоны службой безопасности Украины был направлен агент Александр Дегтярёв. Основная задача Александра - найти все пять исчезнувших вертолётов, так как каждый из них содержит часть некоторой важной информации. В "S.T.A.L.K.E.R.: Зов Припяти" будут три основные группировки "бандиты", "свобода" и "долг". В игре отсутствует возможность вступить в ряды какой-нибудь группировки, однако можно сотрудничать или вступать во вражду с ними.