Le jeu dispose d'une ambiance sonore particulièrement réaliste et de bruitages crédibles. Le personnel de la base est constitué de scientifiques, de Space Marines, de techniciens et de soldats de la sécurité. La base est peu éclairée à cause des problèmes qui semblent venir du Complexe Delta. Les bâtiments semblent être fabriqués avec des pièces pré-fabriquées puis assemblées.
Après l'attaque démoniaque, la base est peu, voir quasiment pas éclairée laissant le joueur dans une obscurité presque totale, car Doom 3 est sombre, très sombre... C'est là que le rôle de la lampe torche devient prépondérant, vu que, dans la plupart des cas, on ne voit rien, laissant ainsi toutes les autres armes de côté, le joueur s'avance non armé projetant devant lui le faible rayon lumineux pour savoir si ce n'est qu'un simple petit bruit au fond des pièces encombrées ou s'il y a vraiment quelque chose... ce qui ne fait qu'accentuer le stress de celui-ci qui s'attend à tout moment d'être attaqué. L'impossibilité de s'éclairer et de manipuler une arme en même temps a été très critiquée lors de la sortie du jeu.
La totalité du jeu est basé sur trois points : l'obscurité, l'enfermement et les sons (grognements démoniaques auxquels s'ajoutent la machinerie de l'UAC, ainsi que l'emplacement de chaque monstre (derrière un mur, ou derrière une porte en attendant que le joueur l'ouvre pour l'attaquer).
C'est donc sous la bannière de la "peur absolue" que Doom 3 captive le joueur et lui procure une bonne dose d'adrénaline à chaque franchissement d'un couloir.
Doom 3 utilise un moteur physique peu réaliste, mais les lumières sont gérées en temps réel. Il est l'un des premiers jeux à mettre en application un modèle de lumière unifié, qui se calque sur le comportement de la lumière dans le monde réel. Contrairement à nombre de ses homologues, Doom 3 utilise l'API graphique OpenGL et non Direct3D. On peut également souligner que Doom 3 est le premier jeu à réellement exploiter le potentiel du circuit graphique GeForce 3.
Au niveau du son, le jeu restitue une bande sonore sur cinq canaux (si l'on est équipé en conséquence), ce qui renforce le réalisme.
Voici la liste des armes et équipements disponibles dans le jeu :
Armes :
Équipements :
Malcolm Betruger est le directeur scientifique et chef de projet en charge des recherches au complexe des Laboratoires Delta (Delta Labs). Au début du jeu, certains indices (contenus dans des séquences cinématiques du jeu), font penser au joueur que Betruger semble instable émotionnellement.
En avançant dans le jeu, le joueur découvre que c'est Betruger qui a organisé l'invasion démoniaque de la base martienne, en association avec le Malédicte (le diable dans l'univers Doom 3), en volant le « Cube de l'âme» (Soul Cube) que les scientifiques avaient découverts dans une autre dimension.
À la fin du jeu, suite à la victoire du joueur, Betruger est bloqué en Enfer, où il a fusionné avec le Malédicte, dans une espèce de monstre ressemblant à un dragon démoniaque.
A noter que Betrüger est un mot allemand signifiant « imposteur ».
Elliot Swann est un conseiller du directoire (board) de l'UAC. C'est un homme énergique revêtu d'un costume de cadre dirigeant. Il vient d'arriver sur Mars avec son garde du corps Campbell par la même navette spatiale que celle du marine héros du jeu. Swann est en mission pour le directoire de L'UAC, notamment afin de vérifier l'état de la base et des projets scientifiques en cours et en particulier les expériences sur la téléportation vers d'autres dimensions, qui semblent accuser certain retard sur les prévisions et occasionner des problèmes (perte de personnels, accidents mystérieux).
Lorsque l'invasion de la base de Mars par des créatures inconnues débute, il tente de comprendre ce qui se passe. Découvrant les intentions de Betruger, et par peur que l'invasion ne se propage sur Terre, il tente par tous les moyens de détruire les systèmes de communication de la base vers la terre. Il sera à cette occasion confronté au héros du jeu, dont il lui intimera l'ordre de ne pas transmettre de message de secours à la flotte spatiale terrestre.
Swan est tué peut de temps avant son garde du corps par Sarge (le sergent Kelly). Il donne son PDA au marine, qui le découvre mourant étendu sur le sol, ce qui permet au joueur d'accéder aux zones de sécurité auxquelles le marine n'avait pas accès.
Le sergent Thomas Kelly (surnommé Sarge) est l'officier (en) (Master Sergeant) qui dirige les opérations militaire sur la base Mars. C'est un homme grand avec le crâne rasé. Il est équipé d'une armure de combat. Il supervise toutes les tâches militaires et la sécurité sur la base de Mars. Lorsque l'invasion commence, il dirige et donne les ordres à toutes unités de Spaces Marines, et attribue les missions du joueur. Il semble ne pas faire confiance a Swann et Campbell, mais rapidement, le Sergent Kelly est lui-même corrompu par le Mal. Le joueur devra finalement le combattre, sous la forme d'une créature cyborg, mi-humaine mi-tank, armée d'un BFG 9000, celui dérobé a Campbell.
Campbell est le garde du corps de Swann. C'est un militaire et il est équipé d'une armure de combat et il possède comme arme un BFG 9000, qui repose dans la valise qu'il a toujours à la main. Il meurt après Swann, après avoir été attaqué par le Sergent Kelly, possédé par le mal.
Ian Mc Cormick est un scientifique travaillant dans le secteur 2 des Laboratoires Delta (Delta Labs) et que le joueur rencontre dans son laboratoire, dans lequel Mc Cormick s'y est enfermé. C'est un des scientifiques responsable des recherches sur les portails de téléportation inter-dimensionnels. Il était présent lors de l'invasion de la base par les démons conjurés par Betruger, mais heureusement il a pu se cacher dans son labo dont l'entrée est sécurisée.
Mc Cormick a fait un enregistrement sur un vidéodisque, qui raconte toute l'histoire sur les recherches en téléportation et sur les spécimens que les scientifiques ont découverts derrière le portail. Il fait notamment référence à Bétruger dont la personnalité change curieusement depuis sont premier voyage solitaire par un portail, pour finalement causer l'irruption des démons dans la base de Mars, après que celui-ci a emporté le Soul Cube en Enfer.
De plus, dans cette vidéo Mc Cormick dit qu'il pense qu'il ne survivra pas et que ces informations doivent être transmises aux responsables de L'UAC. Il donne par ailleurs une copie de ce disque au joueur, a charge pour lui de l'apporter aux autorités de l'UAC. Et, de fait, il apparait qu'il n'ait pas survécu, car lorsque les marines de la flotte débarquent sur Mars à la fin du jeu, ils ne retrouvent personne de vivant, mis à par le personnage du joueur.
L'équipe Bravo est l'une des nombreuses escouade Space Marine du jeu. Elle perd toutes ses unités au cours de la défense de ses positions. Elle détient la carte de transmission qui est nécessaire au joueur pour envoyer le message de détresse permettant de sauver les derniers survivants du complexe martien.
L'équipe Bravo, que le joueur tente de retrouver durant une bonne partie du jeu, se fait anéantir dans sa totalité avant l’arrivée du Marine.
Ce passage, très frustrant et d’une certaine intensité dramatique, grandit la sensation de solitude du joueur qui voit le nombre de ses alliés restant décroître significativement d’heure en heure.
Le but de Doom est d’offrir une expérience « solitaire » aux joueurs. La moindre phase de combat en équipe aurait fait perdre au jeu une partie de son ambiance, le rendant trop proche d’un HALO ou d’un HL².