本剧的开头是在1988年4月26日凌晨的莫斯科，一个老者正在听这样的录音，随后录下最后一段话，躲避特工的监视，把录音传递给别人，然后在1点23分上吊自*。让我们不禁好奇切尔诺贝利核电站到底发生了什么，这个老者是谁，又为什么会自*？

随后进入电视剧的标题，镜头切换到了2年零1分钟前的苏联乌克兰共和国普里皮亚季，通过一名消防员家中的窗户，我们看到切尔诺贝利核电站发生了爆炸。

之后镜头切换到切尔诺贝利核电站控制室内，主要人物迪亚特洛夫登场，他是事故发生时控制室的现场负责人，爆炸发生后指责是托托诺夫（青年人）和阿基莫夫（中年人）的操作失误引起了爆炸。

跑进来报告事故的佩列维左琴科说：“没有堆芯了，堆芯爆炸了。”他强调他打开盖子，看见没有堆芯了，并且里面在燃烧。

但是迪亚特洛夫根本不相信，阿基莫夫也认为堆芯不会爆炸，一定只是控制箱爆炸了。

随后迪亚特洛夫走到楼道，发现窗户都被震碎了，他应该也注意到了地面的反应堆碎片。

由于迪亚特洛夫的错误判断，导致电话对外通报事故时，只说是控制室爆炸，大楼起火了。因此外界都不知道反应堆易爆炸，放射性污染物正在扩散。

随后镜头随着瓦莱拉再次返回堆芯，一路上见到的情况都说明了事态的严重性，高级测量仪被锁，能用的测量仪的量程只有3.6伦琴，所以测到的值也只有3.6伦琴。

迪亚特洛夫听到检测数值后，不顾量程的问题，只记录辐射值为3.6伦琴。

凌晨1点30分，事故发生后7分钟，火警通报后5分钟，消防队员即火速到达现场。

霍姆丘克等三人再次返回堆芯，这里我们可以看出控制室内工作人员对阿基莫夫的认可，认为阿基莫夫是技术权威，他说堆芯不可能爆炸，要再次检查，他们就相信他的话并执行。

三人中返回的一人再次报告堆芯不见了。迪亚特洛夫继续不相信，以是幻觉为借口继续隐瞒事态的严重性。他所采取的唯一措施，都只有往堆芯中加水，然而堆芯已经爆炸了，无用的处理只会放任事态越发严重。为了隐瞒事态，他威胁阿基莫夫。

凌晨2点30分，核电站负责人布鲁哈诺夫主任和总工程师佛明到达会议室。

迪亚特洛夫向他们汇报只是操作技术错误，导致氢气罐爆炸和屋顶着火的问题。这里可以看到一个细节，两位正副总工在布鲁哈诺夫面前相互推卸责任。

迪亚特洛夫继续汇报，表示正在稳定堆芯，反应堆附近的辐射剂量也只是3.6伦琴。布鲁哈诺夫将迪亚特洛夫的汇报记录下来，并决定通知当地政府。

凌晨3点半，阿基莫夫听到返回的鲍里斯的报告，也决定继续欺骗自己和同事，按照迪亚特洛夫说的做。

5点20分，政府的各负责人一起来到会议室开会，布鲁哈诺夫按照迪亚特洛夫说的汇报，只是控制水箱失灵，引起了火灾。

虽然布鲁哈诺夫和迪亚特洛夫极力掩盖事态的严重性，但与会的人通过周围发生的现象感觉到事件并不像他们说的那样轻微。在双方争论的时候，一名拄拐杖的老者发言通过信仰、理想稳住了局势，并决定封锁消息，全城戒严，把事故处理当做建功的时机。

随后西科尼科夫到会议室汇报最新测量200伦琴也超量程了，并且看到了反应堆爆炸后的石墨碎块。

核电站的三位领导继续不相信，并要求西科尼科夫再次去核实。

天亮了，只剩一片废墟。西科尼科夫回会议室报告堆芯爆炸已经没了，但此时已经错过了疏散的最佳时机。

越来越多的重伤员被送到医院。

开场时出现的勒加索夫再次出现，只是看起来比两年后年轻很多。燃料能源局局长通知他作为处理事故委员会的成员之一，可以看到此时政府高层对于事故的定性是事态不严重，已经控制住了，只是控制箱爆炸。

最后片尾爆炸产生的核污染物随着风扩散，使森林枯萎了，危险正在向生活区的居民们靠近。