L’accident es produí durant la instal·lació d’un sistema de seguretat en un dels quatre reactors nuclears, el qual hom deixà funcionant i desproveït de diversos dispositius d’emergència (refrigeració, control de potència, etc.). La reacció en cadena produïda pel sobreescalfament al nucli del reactor provocà una sèrie d’explosions que projectaren una gran quantitat de material radioactiu, estimat en uns 5,2 milions de terabecquerels a l’exterior (molt superior a la de qualsevol prova nuclear efectuada fins aleshores i més de cent vegades a la de les explosions d’Hiroshima i Nagasaki).
L’absència d’una coberta protectora en aquesta mena de reactor provocà que les explosions i les fuites radioactives es propaguessin sense cap mena d’obstacle. La utilització de grafit com a material moderador, d’altra banda, afavorí la combustió del reactor.
La magnitud de l’accident fou classificada de nivell 7, el de màxima gravetat en l’escala internacional d’accidents nuclears, només assolit en una altra ocasió, l’accident de Fukushima (Japó) al març del 2011, el qual, tanmateix, no arribà a igualar, ni de molt, les dimensions catastròfiques del de Čornobil.
La contaminació radioactiva resultant fou estimada oficialment en un radi de 500 km, però a conseqüència dels corrents d’aire en direcció oest, el núvol radioactiu s’escampà per àmplies zones de l’Europa oriental i occidental, on hom detectà nivells de radioactivitat anormalment alts. Fou, però, en extenses zones de Rússia, Bielorússia i la mateixa Ucraïna on els efectes de la radioactivitat foren més devastadors: en total, unes 400.000 persones foren evacuades l’any 1986, i l’àrea compresa en un radi de 50 km des del lloc de l’accident romania més de dues dècades després en la seva major part deshabitada i inservible per a qualsevol pràctica agrícola, ramadera o silvícola (784.320 hectàrees de conreus i 694.200 de boscos). Set milions de damnificats, a més, rebien a mitjan dècada del 2000 algun tipus de prestació.
El nombre de víctimes mortals atribuïdes directament a la fuita radioactiva fou estimat l’any 2008 per les Nacions Unides en almenys 64, la majoria de les quals treballaven com a “liquidadors”, personal mobilitzat amb un equipament de protecció molt precari o inexistent per a apagar l’incendi i construir el sarcòfag de formigó amb què fou segellat el reactor.
L’augment desproporcionat de malalties de tipus cancerós a Bielorússia, Rússia i Ucraïna ha estat també atribuït a la contaminació radioactiva: en el període 1986-2005 foren detectats fins a uns 6.000 casos més de càncer de tiroide en infants i adolescents, i les patologies relacionades amb la radiació disseminada, que aquest darrer any afectaven uns set milions de persones, causaren més de 100.000 morts.
Després de l’accident es construí un sarcòfag nuclear de formigó armat d’acer amb el qual hom envoltà el reactor, amb l’objectiu de contenir a l’interior el material radioactiu i evitar la dispersió de la radiació. Col·locat al final del 1986, la urgència de la construcció i les inclemències meteorològiques deterioraren en pocs anys el sarcòfag, amb la consegüent pèrdua de l’aïllament i, fins i tot, risc d’ensorrament de tota l’estructura. Tanmateix, la central continuà funcionant malgrat els baixos nivells de seguretat. Davant les protestes internacionals, el 1995 el govern ucraïnès es comprometé a desmantellar gradualment la central fins a desactivar-la després d’haver-ne extret tot el combustible.
L’any 1997, els membres del Grup dels Vuit acordaren el projecte d’un nou sarcòfag que oferís un confinament segur i a llarg termini. Els treballs de construcció s’iniciaren el 2010 i hi participaren més de quaranta estats. El Banc Europeu de Reconstrucció i Desenvolupament es feu càrrec de la gestió econòmica. Hom estima que la nova coberta tindrà una durada d’aproximadament un segle. L’estructura pot resistir terratrèmols de magnitud 6 i tornados de nivell 3. Construït a més de 300 metres del reactor, el sarcòfag hi fou transportat amb raïls i en el seu moment era una de les obres d’enginyeria més gegantines mai realitzades: s’hi empraren 36.000 tones d’acer i l’estructura feia 108 m d’alçària, 257 m d’amplària i 162 m de llargada. Fou col·locat sobre el reactor al novembre del 2016.