Året er 2034. I ruinene etter en atomkrig, lever noen tusen individer i Moskvas metro. De er fortsatt splittet i forskjellige ideologier og styresett. Ett år etter hendelsene i METRO 2033 kjemper de siste overlevende i undergrunnsbanen en fortvilet kamp, omgitt av mutanter og monstre. Den siste karavanen som ble sendt ut fra Sevatopolskaya-stasjonen etter mat, kom aldri tilbake, og nå står alt på spill. METRO 2034 bringer oss inn i den menneskelige galskapens innerste irrganger, men det finnes fortsatt folk som er både fornuftige og modige nok til å ta opp kampen. De er på vei.