Vũ trụ Fallout được đặt trong một dòng thời gian giả tưởng lấy cảm hứng từ thế giới thật, với những điểm khác biệt xoay quanh công nghệ, các sự kiện và bối cảnh từ sau Thế chiến Thứ hai. Mặc dù Fallout lấy bối cảnh ở tương lai, nhưng công nghệ dựa trên phản ứng tổng hợp hạt nhân và xã hội hình thành xung quanh nó đã được phát triển như một thời đại gợi nhớ đến Hoa Kỳ thập niên 1950. Đặc biệt là sự nhấn mạnh vào "Chủ nghĩa ngoại lệ Hoa Kỳ", kéo dài cho đến tận cuộc Đại Chiến năm 2077.
Cuộc Đại chiến này thực chất chỉ kéo dài trong hai giờ, nhưng nó đã trở thành một sự kiện mang tính chất cột mốc trong dòng thời gian Fallout, khi nó đánh dấu sự sụp đổ của hai cường quốc thời điểm đó là Mỹ và Trung Quốc, đồng thời gây ra sự hủy diệt vượt xa những vụ nổ hạt nhân. Hầu hết các sự kiện quan trọng trong Fallout đều có liên quan đến cuộc Đại Chiến, và các phần game chỉ lấy bối cảnh 100 - 200 năm sau cuộc chiến, vì những tác động của phóng xạ hạt nhân lên vùng đất.
Fallout 76 là trò chơi ra mắt gần nhất, nhưng lại là trò chơi đầu tiên trong dòng thời gian, lấy bối cảnh vùng Appalachia từ năm 2102. Không như những Vault khác, Vault 76 được mở ra 25 năm sau cuộc Đại Chiến, và các cư dân có nhiệm vụ xây dựng lại khu vực xung quanh, thay vì sử dụng Vault-Tec cho nhiều loại thí nghiệm. Nhờ những nỗ lực của người chơi trong khu vực, nó đã trở thành một nơi ở được, và mọi người từ khắp Bờ Đông bắt đầu di chuyển đến khu vực này để định cư.
Phần game Fallout đầu tiên lấy bối cảnh vùng Nam California năm 2161, 84 năm sau cuộc Đại Chiến, và sẽ là trò chơi thứ hai nếu tính theo dòng thời gian. Nhân vật của người chơi là một cư dân sống trong Vault, khởi đầu cho xu hướng biến những cư dân trong các Vault thành nhân vật chính của dòng game.
Fallout 2 diễn ra ở Bắc California vào năm 2241, 164 năm sau cuộc Đại Chiến, trở thành phần game thứ ba theo dòng thời gian. Nhân vật chính, còn được gọi là The Chosen One, trở nên đặc biệt hơn khi đây không phải một cư dân của Vault, mà thay vào đó là hậu duệ trực tiếp của nhân vật chính phần 1, một người dân làng ở Oregon.
Fallout 3 lấy bối cảnh ở Washington DC vào năm 2277, 200 năm sau cuộc Đại Chiến, và theo trình tự là phần game thứ tư. Nó đánh dấu sự thay đổi đầu tiên từ miền Tây sang miền Đông nước Mỹ, theo chân nhân vật chính là một Lone Wanderer trên hành trình tìm kiếm cha của mình dọc theo Capital Wasteland.
Fallout: New Vegas lấy bối cảnh năm 2281 ở vùng sa mạc Mojave, 204 năm sau cuộc Đại chiến, và trở thành phần game thứ 5. Không như các phần khác, không có một khoảng cách thời gian lớn giữa Fallout 3 và New Vegas, dù chúng diễn ra ở các khu vực khác nhau trên nước Mỹ.
Fallout 4 diễn ra vào năm 2278 ở Boston, 210 năm sau Đại Chiến, và là phần game thứ 6 tính theo dòng thời gian của seri. Từ mô hình ra mắt chung, chúng ta có thể dự đoán rằng Fallout 5 sẽ diễn ra một khoảng thời gian sau Fallout 4, hơn 210 năm kể từ cuộc Đại Chiến, và gần 200 năm sau trò chơi Fallout đầu tiên.
Mặc dù vậy, phần lớn cảnh quan và sự trì trệ văn hóa có thể vẫn sẽ được giữ nguyên do bản chất của thế giới Fallout. Với một thế giới bị tàn phá bởi phóng xạ, giao tiếp khó khăn, các sinh vật đột biến lang thang khắp nơi, và thiếu hệ thống tổ chức, khoảng cách hơn 200 năm sau Đại Chiến vẫn chỉ tính là một thế giới đang hồi phục sau chiến tranh.