在遊戲中，玩家將扮演名為Booker DeWitt的私家偵探，受雇搜尋這座城市並解救自小就被擄掠並禁閉其中的伊莉莎白。伊莉莎白並非尋常女子，她因具備某些超能力而遭此厄運。DeWitt在某酒吧樓上一間小辦公室中獲知這座城市的方位，於是動身前去搭救伊莉莎白並設法與她攜手逃出生天。
《BioShock: Infinite》把遊戲場景從前作的水下場景搬到了空中，前往1912年的天空之城哥倫比亞。玩家扮演私家偵探Booker DeWitt，受雇在天空之城搜尋並解救自小就被擄掠並禁閉其中的伊莉莎白。由於玩家在”天空之城”哥倫比亞的地面是時刻在移動當中的，這給遊戲帶來了全新的玩法，但也給遊戲引擎製作帶來了難度。Irrational Games為此創造了一項名為”浮動世界”的新技術。
rrational Games在官方論壇中確認，《BioShock: Infinite》將使用修改版虛幻3引擎，還透露了具體的修改細節及由此產生的對遊戲畫面效果的影響。
據Irrational的技術總監Chris Kline所說，公司的工程師們在盡一切所能讓畫面表現變得更好。“新作中的世界是這樣的：所有建築都漂浮在天上，你需要在以90英里時速的高速飛行中與AI戰鬥，穿越惡劣天氣和兇殘敵人的圍追堵截下救出Elizabeth。從一開始，我們就發現開發這樣一個遊戲在技術層面上可以說是里程碑式的工作，同時，我們也希望能夠提供給玩家他們希望獲得的來自Irrational Games和BioShock的遊戲體驗。”
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