Действие Metro 2033 происходит во вселенной культовой книги Дмитрия Глуховского. Игра представляет собой шутер с элементами хоррора, а между боевыми эпизодами игрок может приобрести новое оружие и экипировку.
Наручные часы главного героя синхронизированы с временем, установленном на компьютере.
В игре часто встречаются плакаты и книги серии «Метро 2033».
За все время игры, не считая загрузок и концовки, Артем скажет только слово «Fuck».
На уровне «Битва на дрезинах» в начале будет дверь, за ней лежит скелет с монтировкой и очками. Это отсылка к главному герою серии Half-Life — Гордону Фримену.
В игре так же присутствует отсылка к серии фильмов «Звёздные войны». Если дать нищему патрон, то он отблагодарит Артема словами «Да пребудет с вами сила!».
В начале уровня «Книгохранилище» Данила находит книгу «Пикник на обочине» Братьев Стругацких.
Один из бандитов на уровне «Сухаревская» расскажет о зачистке чумной станции отрядом Ордена. Это событие произошло в книге «Метро 2034».
В ходе уровней на поверхности встречаются троллейбусы с трехзначным бортовым номером, в то время как в Москве используются четырехзначные номера.
Второстепенные персонажи в игре нередко пересказывают истории, рассказанные в книге.
Кальян, встречающийся на некоторых уровнях, можно покурить.
Уровень «Призраки» является отсылкой к фильму «Исчезновение на 7-й улице».
Огонь зажигалки главного героя всегда будет направлен в ту сторону, куда показывает стрелка компаса.
На уровне «D-6» можно найти сапог с растущим ростком. Это отсылка к мультфильму «ВАЛЛ-И».
