本体的剧情类似育碧的《孤岛惊魂》，安排了两种结局。第一个结局中，精英特工P-3听信了一路上碰到的所有NPC的怂恿，*回了自己的上司、预想中的反派——谢切诺夫博士的办公室。
而在第二个结局里，P-3谁都不听，放弃探寻真相，摆烂跑路了。按《孤岛惊魂》的套路，主角真摆烂的话，故事发展往往还会更好一点。
《孤岛惊魂》一般会将单一结局认定为官方正统结局；但《原子之心》的野心比育碧还大。Mundfish在一期Discord的官方问答中明确指出：两个结局都是真结局。
目前看来，两大结局都会拥有指定的后续DLC。像去年上线的DLC1《湮灭本能》，紧跟的就是摆烂结局，谢切诺夫博士不再充当谜语人，得以跟P-3冰释前嫌。
DLC2《迷失灵薄域》则衔接P-3追查到底的结局。在这个结局中，P-3害死了谢切诺夫，却被真正的反派所害，不过还没死透，在濒死时看到的画面，便是自己跌入了灵薄域。
灵薄域里的P-3变成了毛绒人牛顿，身上的毛多到堵住了嘴巴，说不出人话，也丢失了记忆。想要抓住P-3手臂、自称是他老婆的舞伶，也化为了一团聚合物幽灵。在她的指引下，P-3需要穿过灵薄域，找回身体和记忆，战胜自己的心魔（更唯物的说法，影响记忆的模块），最后在现实中原地复活。
既然做成了“焦巴脆梦游仙境”，灵薄域的关卡场景设计当然要放飞自我。在DLC2里，制作组全盘放弃了开放世界地图加箱庭解谜的泛用设计，取而代之的，是一套小游戏合集。
前两个关卡的小游戏是“滑”，天空中布满了糖果色的轨道，而P-3要沿着轨道一路滑过去，靠着浮空岛屿落脚，一路滑墙滑到终点。通过快速转动视角，P-3能够瞬间加速，飞跃糖果轨道之间的天堑。
