Trong thử nghiệm đêm 26/4/1986 tại lò 4 Nhà máy điện hạt nhân Vladimir Iljič Lenin (Jaderná elektrárna Vladimira Iljiče Lenina), đội ca do Anatolij Ďatlov giám sát tiến hành kiểm tra khi giảm công suất bị trì hoãn để giữ điện cho Kyjev. Sự cố dẫn đến quá nhiệt, chảy lõi và nổ, khiến 32 người chết ngay sau đó và nhiều nghìn ca tử vong do ung thư về sau; quy mô thảm họa bị che giấu suốt nhiều ngày.

Từ 1:22, tốc độ phản ứng tăng vọt khi cắt điện bơm nước, tuabin chạy theo quán tính làm lưu lượng giảm, áp suất hơi tăng. Kíp trực nhấn AZ-5 đưa thanh điều khiển vào, nhưng đầu thanh bằng graphite của lò RBMK lại khiến phản ứng bùng phát. Công suất nhảy từ vài trăm MW lên hàng chục nghìn, hai vụ nổ liên tiếp lúc 1:24:46 thổi tung nắp lò và phá hủy khu vực.

Ban đầu Ďatlov và đồng nghiệp tưởng vỡ bồn hơi, tiếp tục cố làm mát mà không biết lò đã biến mất, chỉ còn hố nóng rực phóng xạ. Tổng bí thư Đảng Cộng sản Liên Xô (Komunistická strana Sovětského svazu) Michail Gorbačov nhận báo cáo lúc 5 giờ sáng và vẫn được trấn an. Kỹ sư Anatolij Sitnikov lên mái quan sát thấy lõi mở toang, xác nhận mức độ tồi tệ nhất; cư dân vô tư xem cháy, trẻ em vẫn đến trường cho đến khi Thụy Điển phát hiện phóng xạ ngày 28/4 buộc Moskva thừa nhận sự cố.

Lực lượng cứu hỏa tới hiện trường không có bảo hộ và nhiều người chết chỉ sau vài ngày vì nhiễm xạ cấp. Valerij Legasov, nhà khoa học chủ chốt của ủy ban điều tra, tại hội nghị ở Vídeň đã công khai giải thích nguyên nhân và diễn biến, rồi bị cô lập ở Liên Xô, các khuyến nghị an toàn bị phớt lờ; ông tự sát ngày 27/4/1988, nhật ký để lại phơi bày những điều bị ém nhẹm.

Số nạn nhân còn gây tranh cãi: báo cáo của Diễn đàn Chernobyl (Černobylské fórum) năm 2000 ước khoảng 4.000 người chết do phơi nhiễm. Ngay sau tai nạn có 134 ca nhiễm xạ cấp trong công nhân và lính cứu hỏa; khoảng 32 người chết trong vài tuần, thêm 19 người mất sau đó, 2 người chết ngay khi nổ và 9 trẻ tử vong vì ung thư tuyến giáp. Ước tính của cơ quan Ukraine từng nêu tới 125.000, còn Unian năm 2016 đưa con số 167.653.

Đám mây phóng xạ lan khắp châu Âu, ảnh hưởng Belarus, Ukraine, Nga, Bắc Âu, Đức, Áo và nhiều nước khác; thực phẩm như quả rừng, sữa, thịt phải xét nghiệm, Cesium-137 tồn lưu hàng chục năm. Hàng trăm nghìn người buộc di dời, thiệt hại sức khỏe và sinh kế kéo dài, thế giới xem xét lại hạt nhân, còn Chernobyl thành biểu tượng của sự cố kỹ thuật và yếu tố con người.

Ďatlov sống sót sau nhiễm xạ, lĩnh 10 năm tù vì “vi phạm nghiêm trọng khi vận hành thiết bị có nguy cơ nổ”, ra tù sớm do sức khỏe và mất năm 1995 vì nhồi máu cơ tim, đến cuối đời vẫn quy lỗi cho thiết kế lò. Tháng 7/1987, giám đốc Viktor Brjuchanov, tổng công trình sư Nikolaj Fomin và Ďatlov bị tuyên 10 năm; Brjuchanov được tha năm 1990, các bị cáo khác chấp hành khoảng nửa án.