《小模拟器4》设定在一个名为“小模拟器”的虚拟空间中，玩家以第一人称视角进入，初始身份为普通模拟体。游戏初期，玩家探索模拟器的初始环境，如简单的像素化世界、基础物理规则和少量NPC。这一阶段的核心是适应虚拟世界的规则，建立探索的基础。
随着探索深入，玩家发现模拟器的物理规则存在异常，例如物体可以突破常规边界，时间流速不一致，甚至出现其他智能生命形态。这些异常现象引发玩家的好奇心，促使玩家主动寻找模拟器的“真相”，即是否存在更高维度的存在或模拟系统的底层逻辑。
玩家在探索过程中遇到核心NPC“观察者”，该角色透露“小模拟器”并非独立存在，而是更大宇宙模拟系统的一部分。观察者引导玩家理解模拟器的目的——可能是对真实世界进行实验，或测试不同存在形态的适应性。这一线索成为剧情的核心驱动力，推动玩家进一步探索模拟器的边界。
玩家通过解决一系列谜题，逐步解锁模拟器的不同维度（如量子维度、时间维度），并发现时间并非线性流动，而是存在循环或分支。在探索中，玩家遇到多个平行世界版本，每个版本都有不同的结局，这加深了对“存在选择”与“现实本质”的思考。
剧情的高潮是玩家面对模拟器的最终真相：小模拟器是真实宇宙的“测试场”，玩家的所有行为都被记录和分析，模拟器的边界即将被“真实世界”打破。玩家最终做出选择——是选择留在模拟器中成为管理者，还是尝试突破边界进入真实世界。无论选择如何，剧情都强调“存在的意义在于探索”这一主题，引发玩家对现实与虚拟边界的深刻思考。
