Программистами компании GSC Game World специально для игры был написан движок X-Ray, для того чтобы сделать геймплей более реалистичным. Этот абсолютно новый (для того времени) физический движок позволил создать природу, в которой объекты по настоящему интерактивны. Стулья, столы, кирпичи, банки, и многие другие объекты можно толкнуть, ударить по ним, разрушить их и делать с ними всё что можно делать в жизни. Движок добавляет не только реализма, но также и тактических возможностей в боевых условиях. Возможность поднятия тела будет доступна не только Сталкерам. Большинство существ в игре также обладают интеллектом и смогут использовать разные предметы как захотят. Различные предметы обладают различной прочностью и укрываясь от обстрела необходимо выбирать надежные укрытия, например, вы не сможете чувствовать себя полностью защищенными спрятавшись за деревянным забором. Его доски могут быть легко пробиты мощным стрелковым оружием. S.T.A.L.K.E.R. имеет продвинутую скелетную анимацию, которая управляет реалистичностью движений тела на очень высоком уровне детализации. Каждый персонаж в игре состоит из 50 костей. Движок опирается на максимальную силу костей, суставов и веса, наравне с другими факторами. Всё это будет реагировать на то что, если тело упало или было подстрелено. К примеру, если вы были подстрелены несколько раз, ваши движения будут намного медленней. Если вас ранили в руку, то вам будет тяжелей целиться по врагу.

Движок нигде до этого не использовался, он использует все возможности DirectX 8 и DirectX 9. При инсталляции игры возможно будет выбрать какой DirectX использовать: DirectX 8 – для устаревших моделей видеокарт или же DirectX 9 для современных моделей.