Op 26 april 1986 werd in kernreactor nummer 4 van het complex een test uitgevoerd. De onervaren avondploeg ging testen of er bij uitval van de stoomturbine nog genoeg vermogen was om de koelinstallatie in bedrijf te houden. Hiervoor was een deel van het veiligheidssysteem van de reactor uitgeschakeld. Door een miscommunicatie tussen de reactoroperator en de koelwateroperator en door fouten in het ontwerp van de reactor raakte het koelwater echter aan de kook. De reactoroperator trok alle regelstaven (op 6 na) omhoog, terwijl de koelwateroperator het koelwaterniveau liet dalen. Hierop trad een mechanisme in werking dat de reactor 'op hol deed slaan' (dit wordt een meltdown genoemd). De energieproductie liep op tot tien keer het normale niveau, de brandstofstaven smolten doordat de temperatuur opliep tot meer dan 2000 °C en het koelwater raakte nog verder verhit. Onder de extreme druk scheurden de leidingen van het koelsysteem en sloeg de ontsnappende stoom het dak weg. Dit veroorzaakte een radioactieve stofwolk in de atmosfeer. Deze ontploffing vond plaats midden in de nacht, toen de meeste inwoners van Tsjernobyl sliepen.