-Вертибёрд, культовый летательный аппарат серии, имеет аналог в реальном мире — V-22 «Оспрей».
-В игре можно найти разрушенный офис Bethesda Softworks, он расположен к юго-востоку от центра карты. Также в игре можно встретить названия реально существующих в пригородах Вашингтона городков — Файрфакса, Спрингвейла, Клиффсайда, Олни.
-В японской версии игры убрана возможность подрыва ядерной бомбы в центре Мегатонны, а оружие «Толстяк» (англ. «Fat Man») переименовано ввиду того, что такое же кодовое имя имела атомная бомба, сброшенная на японский город Нагасаки 9 августа 1945 г. Кроме того, весьма любопытно, что данный вид игрового оружия имеет реальный прототип (Davy Crockett), находившийся на вооружении войск США в ФРГ в 1960-е — 1970-е гг.
-В индийском издании пришлось убрать браминов (двуглавые коровы-мутанты) по причине почитания коров в этой стране.
-В квесте под названием «Узы Крови» (Blood Ties) нужно найти банду вампиров (примечательно, что вампиры — положительные персонажи), терроризирующих поселение Арефу и именующих себя «Семьёй». Это явная отсылка к известному маньяку Чарльзу Мэнсону и его банде «Семья».
-В первоначальной версии в игре присутствовали наркотические лекарственные вещества с реальными названиями (например морфин), но из-за угрозы запрета продаж на территории Австралии (в этой стране запрещены реалистичные воспроизведения реальных наркотических веществ) их заменили на вымышленные названия. Однако в русской озвучке некоторых персонажей от 1С вымышленный заменитель морфина называется морфином.
-В поселении Мегатонна существует секта «Дети Атома», последователи которой поклоняются неразорвавшейся атомной бомбе, лежащей в центре города. Существование этой секты — намёк на фильм Теда Поста «Под поверхностью Планеты Обезьян». В фильме показана человеческая секта, поклоняющаяся ракете с ядерной боеголовкой, которую сектанты называют «Божественная Бомба».
-Имя хозяйки магазина в Мегатонне — «Мойра» выбрано в честь имени главной героини фильма Стенли Краймера «На берегу» (1959), рассказывающем о мире после ядерной катастрофы. В игру вошло много «пасхальных яиц» из этого фильма.
-Имя DJ — отсылка к группе Three Dog Night. Подруга вокалиста группы прочитала, что холодными ночами австралийские аборигены спят в пещерах в обнимку с динго. Если ночь очень холодная — они спят с двумя собаками, а если ночь выдалась особенно мёрзлой — такую ночь называют «трёхсобачьей». Так что фраза DJ из игры «одного дога недостаточно, двух тоже…» указывает на особо ужасную ситуацию в мире Пустоши.
-После спасения Папы из убежища 112 и путешествия с ним сначала в Ривет-Сити, а затем к Мемориалу Джефферсона, для запуска системы очистки воды, во время одного из диалогов в русском переводе папа произносит следующую фразу: «Чистая вода для всех, даром, и пусть никто не уйдет обиженным», которая является перифразом желания Рэдрика Шухарта, главного героя повести «Пикник на обочине» братьев Стругацких
-Название «Убежище 101» связано с «комнатой 101» из произведения Дж. Оруэлла «1984». Так же, как подтверждение, в убежище 92 в заметках была упомянута команда «Здравый ум — не статистика». Эта фраза принадлежит главному герою «1984»
-Один из квестов в игре — «ОНИ» (англ. Those!) создан по мотивам фильма «Они!» (англ. Them!, 1954 г.) в котором рассказывается об огромных мутировавших муравьях.
-Локация «Супермарт» — отсылка к фильму Последний человек на Земле 1964 г. Из этого же фильма в игру попали многочисленные пустые ручные тележки из универсамов, мешающие проходу персонажа.
-На обложке комикса Грогнак Варвар использована иллюстрация к классу варвар из TES 4: Oblivion.
-Эпизод «Транквилити Лейн» практически полностью повторяет содержание рассказа Харлана Эллисона «I have no mouth and I must scream». И там и там некий верховный разум превращает жизнь группы людей в ночной кошмар наяву. Причём делает это исключительно от скуки.
-Валяющиеся повсюду неисправные телевизоры — это «Philco Predicta», модель 1958 г.
-Эпизод с выходом из убежища сделан по мотивам фильма «Бегство Логана», режиссёра Майкл Андерсона. Герои фильма живут под куполом, в убежище, которое нельзя покидать. Им удается сбежать после перестрелки с охранниками, после чего они совершают путешествие по маршруту Мемориал Линкольна — Молл — Капитолий. Героям фильма открывается вид на разрушенный войной Вашингтон именно с той точки, с какой её видит Выходец из убежища 101. Затем они возвращаются обратно под купол, чтобы его разрушить. Кроме того, из этого фильма в игру перекочевал «интерьер» подвальных помещений, с лестницами, насосами, бассейнами и трубами.
-В дополнении «Operation: Anchorage» в штаб ВС США прибывает фотограф и делает снимок трех американских солдат со словами «сделайте позу героическую, когда нибудь вам, может быть, памятник поставят». И действительно, в Столичной Пустоши есть Анкориджский мемориал, повторяющий изображенных на той фотографии солдат. Явная отсылка к «Поднятию флага на Иводзима».
-В одной из локаций можно найти заброшенный дом с роботом, который все ещё верно служит своим давно погибшим хозяевам. При помощи компьютерного терминала, находящегося в подсобном помещении, роботу можно давать различные указания. Если его попросить почитать стихи детям, робот прочитает «Будет ласковый дождь» из одноименного рассказа Рэя Брэдбери. Так же из терминала можно узнать, что дом, как и в рассказе Брэдбери, принадлежал семье Маклелланов.
-Если завести разговор с Мэгги из Мегатонны, то, имея перк «Вечное дитя», можно узнать от неё о тайном сейфе, находящемся в подвале дома, где она проживает. Паролем от этого сейфа служит комбинация цифр «15-16-23-42». Возможно, это отсылка к сериалу «Остаться в живых».
-К югу от локации «Туннели Яо-гаев» (по карте на следующем квадрате) можно найти город Рокополис, о котором есть упоминание на радио. Над входом висит гирлянда флажков, а дверью является неприметный камень. Рядом с трупом гуля Аргайла лежит пупс «Без оружия»
-При выполнении задания «ОНИ!» в одном из домов можно прочитать записи солдата Анклава, пришедшего из Наварро (Fallout 2).
-Перед речью президента Эдема (Радио Анклава) играет мелодия, которая звучала перед каждой серией «Санта-барбара».
-Появившиеся в аддоне «Broken Steel» перки «Escalator to Heaven» и «Devil’s Highway» есть ни что иное, как отсылка к песням Stairway to Heaven группы Led Zeppelin и Highway to Hell коллектива AC/DC.