A Kijevtől 110, Csernobil városától 18 kilométerre északra, Pripjaty város mellett létesített Lenin atomerőmű négy darab 1000 megawattos könnyűvizes, grafithűtésű, RBMK-1000 típusú, külső szigetelő burkolat nélküli reaktora 1977 és 1983 között kezdte meg az áramtermelést.
A katasztrófát 1986. április 26-án hajnali 1 óra 23 perckor egy rosszul megtervezett, az üzemviteli és biztonsági előírások teljes figyelmen kívül hagyásával végrehajtott kísérlet okozta. A személyzet vészhelyzetet szimulálva akarta kideríteni, hogy teljes áramkiesés esetén a lassuló turbinák maradványenergiája elegendő-e a vészhelyzetre tervezett póthűtőrendszer üzemeltetésére. A négyes blokk reaktorának teljesítményét lenyomták és az instabil, alig ellenőrizhető 20-30 százalékos teljesítménysávban üzemeltették, ráadásul elfelejtették bekapcsolni a póthűtőrendszert.
A reaktor ellenőrizhetetlenné vált, pár másodperc múlva két robbanás vetette szét, majd bekövetkezett a nukleáris olvadás. A detonáció felszakította az épület tetejét és falait, a keletkezett tüzet hajnalra sikerült ugyan eloltani, de magában a reaktorban még napokig volt izzás. A személyzetének több tagját és sok tűzoltót magas sugárzás ért, nagy mennyiségű radioaktív szennyeződés jutott a levegőbe. A robbanások és a grafittűz a reaktor üzemanyagának körülbelül 3,5-4 százalékát szórta szét, kikerült a környezetbe a nemesgázok 100 százaléka, az illékony izotópok (jód, tellúr, cézium) körülbelül 20 százaléka és a kevésbé mozgékony izotópok (stroncium, cirkónium) 3,5 százaléka.
A sugárszennyezett területről 36 órás késéssel kezdődtek meg a kitelepítések. 1986 és 1990 között 90 ezer, 1990 és 2000 között további 72 ezer főt (más adatok szerint összesen 330 ezer embert) költöztettek ki, számukra 50 kilométerre északra Szlavutics néven hoztak létre új települést. Az erőmű körül 30 kilométeres tiltott zónát létesítettek. A vizsgálat a baleset elsődleges okát emberi mulasztásban állapította meg, 1987-ben az erőmű vezetőit tíz év börtönre ítélték a biztonsági előírások megsértése, szolgálati beosztással való visszaélés illetve bűnös hanyagság miatt.
A szovjet vezetés próbálta eltitkolni a katasztrófát, az első jelentéseket csak két nap múlva adták ki, a központi pártlap, a Pravda pedig csak a május 1-jei ünnepségek után számolt be róla. (Az atomerőmű tervezési hibáit, hiányosságait 1986. július 3-án államtitokká nyilvánították.) Ugyanakkor Svédországban már április 26-án észlelték a Szovjetunió irányából érkező radioaktív felhőket. Ukrajnán, Fehéroroszországon és Oroszországon kívül a szennyezés további két tucat európai országot sújtott, és 45 260 négyzetkilométernyi föld fertőződött cézium-137 izotóppal. Magyarországot két hullámban érte a szennyezés: az első Csernobiltól észak-északnyugati irányba indulva Skandinávián, Lengyelországon és Csehszlovákián át érkezett április 29-én, s zömmel az északi, északnyugati területeken mosódott ki. A második nagyobb, déli irányú felhő Románián és Jugoszlávián keresztül május 7-én érkezett, s a másnapi esők mosták a talajba. A Magyarországot ért terhelés a volt Szovjetunión kívüli Európában enyhe-közepesnek minősült, messze alatta maradt az Alpokban és Dél-Németországban mért értékeknek.
Azt ma sem lehet pontosan tudni, hány áldozatot követelt a csernobili katasztrófa. Az ENSZ-szervezetek, valamint Ukrajna, Fehéroroszország és Oroszország kormányai által 2003 februárjában létrehozott Csernobil Fórum 2005. szeptemberi jelentése szerint a robbanás okozta sugárzás közvetlenül 56 halálos áldozatot követelt, a katasztrófa nyomán fellépő betegségek áldozatainak száma négyezerre tehető. A Greenpeace nemzetközi környezetvédő mozgalom 2006-ban közzétett tanulmánya szerint a sugárhatás két évtized alatt mintegy kétszázezer megbetegedést okozott és a jövőben még százezret okoz majd Oroszországban, Ukrajnában és Fehéroroszországban.
A balesetet követően az erőmű épségben maradt három blokkját lezárták, s leállították a Szovjetunió többi, hasonló típusú reaktorát is. Az első és a második blokkot 1986 decemberében újraindították, a felrobbant negyedik fölé vasbeton-szarkofágot építettek. Az új védőburok építéséhez negyven ország járul hozzá és kétmilliárd euróba kerül, élettartamát száz évre tervezik.
Az 1990-es évek közepétől erős nemzetközi nyomás nehezedett Ukrajnára a csernobili erőmű végleges bezárása érdekében. Kijev 1995-ben megállapodott erről az Európai Unióval, s az utolsó blokkot 2000. december 15-én végleg leállították.
A csernobili robbanás az atomenergetika történetének egyik legsúlyosabb balesete volt, mely rádöbbentette az emberiséget, hogy a nukleáris energia még békés célú felhasználás esetén is beláthatatlan veszélyek forrása lehet, ha gondatlanul kezelik. Újabb intő jel volt a Japánban 2011 márciusában bekövetkezett fukusimai baleset, amely a csernobilihez hasonlóan a legmagasabb, hetes szintű besorolást kapta a nukleáris eseményeket rangsoroló skálán.