26 april 1986, USSR. Na een explosie in de vroege ochtend in de kerncentrale van Tsjernobyl proberen fabrieksarbeiders de schade op te nemen. Als aan de controlekamer wordt gemeld dat de kern van de reactor “weg” is, stuurt hoofdingenieur Anatoly Dyatlov zijn mannen naar de kern om dit te onderzoeken. Ondertussen wordt Vasily, een brandweerman, opgeroepen om de brand te blussen, waarbij hij zijn vrouw Lyudmilla moet achterlaten.

Terwijl miljoenen mensen risico’s lopen na de ontploffing in Tsjernobyl, onderneemt nucleair fysicus Ulana Khomyuk een wanhopige poging om Legasov te bereiken en hem te waarschuwen voor de dreiging van een tweede explosie die rampzalig zou zijn voor het continent.

Nadat Legasov door de KGB is gefeliciteerd omdat hij publiekelijk heeft bevestigd dat de explosie het gevolg was van een "fout van de exploitant", overweegt hij de prijs van het vertellen van de waarheid tijdens het komende strafproces tegen Dyatlov, Bryukhanov en Fomin.