Dan uoči eksplozije, 25. aprila 1986. godine vršena su testiranja u nuklearnoj elektrani koja su trebala testirati bezbednost sistema kao i sposobnost turbina da generišu dovoljne količine električne energije za pokretanje sigurnosnih sistema samog reaktora.
Budući je za rad nuklearnog reaktora RBMK-1000 potrebna voda koja neprestano cirkulira u jezgri dokle god ima nuklearnog goriva, cilj testa je ustvari bio utvrditi mogu li turbine u fazi gašenja proizvesti dovoljno energije da pokrenu vodene pumpe od kojih zavisi rad samog nuklearnog reaktora.
U skladu s tim testiranjem tokokom četvrtka 25. aprila 1986. godine pripremljeni su svi potrebni uslovi kako bi testiranje moglo početi te se tako počela postepeno smanjivati i produkcija električne energije sve do 50% posto mogućnosti reaktora, a zatim se potpuno neočekivano isključila regionalna elektrana koja je to područje opskrbljivala potrebnom električnom energijom. Nakon toga usledila je naredba od strane kontrolora u Kijevu da se daljnje postepeno smanjivanje odgodi jer je još bilo veče te je struja bila potrebna čitavoj regiji. Zahvaljujući toj neželjenoj okolnosti testiranje je odgođeno i povereno u ruke noćne smene koja je imala vrlo malo iskustva s radom u nuklearnim elektranama jer je velika većina njih bila dovedena iz elektrana koje su funkcionisale na ugalj.
Oko 23 sata uveče tog dana kontrolor je dao odobrenje za nastavak postupka te je nazivna snaga reaktora od 3.2 GW trebala biti smanjena na 0.7-1.0 GW kako bi se moglo sprovesti testiranje na donjoj granici snage reaktora. Ali, problem je postojao u činjenici što noćna smena nije znala da je dnevna smena već uradila postepeno smanjivanje snage reaktora, te su sledili izvorne smernice testiranja, a što je prouzrokovalo prebrzo smanjenje snage reaktora. Oni su verovali kako je uzrok brzom opadanju snage reaktora kvar u jednom od automatskih regulatora snage, što je bio potpuno pogrešan zaključak. Prilikom brzog opadanja snage reaktora, reaktor proizvodi više nuklearno otrovnih produkata xenon-135, a koji su uspeli smanjiti snagu na 30 MW što je otprilike samo 5 % one snage koja se testiranjem htela postići.
Nakon toga, noćna smena poduzela je sigurnosne mere u vidu uklanjanja kontrolnih poluga iznad nuklearnog reaktora, ali to nije previše pomoglo jer se snaga reaktora povećala samo do 200 MW, što još uvek nije predstavljalo ni trećinu minimuma potrebnog za eksperiment. Čak i usprkos toj činjenici noćna smena je odlučila nastaviti sa eksperimentom te su u 01:05 sledećeg dana bile uključene vodne pumpe koje su trebale biti pogonjene od strane turbina, te tako povećale protok vode iznad dopuštenih sigurnosnih mera u 01:19. A u točno 01:23:04 započeo je fatalni eksperiment. Na kontrolnoj ploči nije bilo nikakvog znaka koji bi upozoravao posadu na opasnost koja im preti. Pumpama za vodu je bio prekinut dovod energije, a turbina je bila odvojena od reaktora te se iz tog razloga povećala količina pare u središtu reaktora, a time i temperatura te su se u cevima počeli stvarati džepovi pare.
Princip rada reaktora RMBK-1000 ima veliki koeficijent ispražnjenja. Koeficijent ispražnjenja je broj koji služi za procenu koliko se povećava ili smanjuje termalna produktivnost nuklearnog reaktora, a u ovom slučaju pozitivni koeficijent ispražnjenja naglo je povećao snagu reaktora budući se smanjila voda koja inače apsorbira neutrone te je u tom stanju reaktor postao vrlo nestabilan i nepredvidljiv. U 01:23:40 operatori su pritisnuli dugme na kontrolnoj ploči AZ-5 koje se koristi za isključivanje reaktora u slučaju nužde, a time su takođe stavljene u rad i manualne kontrolne poluge koje su ranije bile izvađene. No sporost mehanizma umetanja kontrolnih šipki koje traje od 18-20 sekundi te loš dizajn kontrolnih šipki ustvari su postigli suprotni efekt te povećali samu brzinu reakcije. U tom momentu, zbog povećane proizvodnje energije, nastala je deformacija rada mehanizma kontrolnih poluga jer su se kontrolne poluge zaustavile na jednoj trećini punog ciklusa i nisu mogle zaustaviti reakciju. Sedam sekundi kasnije u 01.23.47 snaga reaktora porasla je na 30 GW, odnosno deset puta više od uobičajenoga te su se počele topiti cevi za gorivo i naglo se povećao pritisak pare, a sve to rezultiralo je ogromnom eksplozijom pare koja je pomaknula i uništila poklopac reaktora težak čak 2.000 tona i napravila ogromnu rupu u krovu. Nakon što je odleteo komad krova došlo je do reakcije između kiseonika iz vazduha sa vrlo visokim temperaturama reaktora i grafitnog moderatora na krajevima kontrolnih poluga, uzrokujući takozvanu ‘Grafitnu vatru’ koja je najviše pridonela širenju radioaktivnog oblaka na daljnja područja.
Stanje za vreme nesreće je bilo veoma loše i to prvenstveno zbog dva faktora: nepripremljenosti na mogućnost nesreće, te pomanjkanja adekvatne opreme, a što je dovelo do mnoštva daljnjih negativnih posledica i krivih procena o tome šta treba dalje raditi. Stepeni radijacije u najžešće pogođenim područjima iznosili su oko 20.000 rendgena po satu, a samo radi upoređenja, smrtonosna doza radijacije iznosi oko 500 rendgena na pet sati. To je rezultiralo činjenicom da su neki nezaštićeni radnici u samo nekoliko minuta zadobili smrtonosne doze radijacije. Negativnu okolnost je predstavljala naročito činjenica da osoblje elektrane nije znalo koliko je radijacija ustvari velika jer je glavni uređaj za merenje radijacije stradao prilikom eksplozije, a svi ostali uređaji imali su premalu skalu očitanja radijacije (0.001 R/s) te su pokazivali samo da je stepen radijacije iznad gornje granice skale. Pore toga, posada elektrane krivo je pretpostavila kako stepen radijacije iznosi negde oko 3.6 R/h dok je stvarni stepen bio oko 5.600 puta veći. Zbog tih lažnih prikaza tada jedino radećih uređaja šef smene Aleksandar Akimov je procenio da je reaktor ostao netaknut, te olako ignorirao dokaze u formi komadića grafita i goriva reaktora oko zgrade, a kasnije je čak ignorisao i očitanja novog dozimetra radijacije koji je pokazivao povećani stepen radijacije tvrdeći kako je reč o neispravnom uređaju.
Akimov je zajedno sa noćnom smenom ostao do jutra nastojeći napumpati vodu u reaktor, a da pritom nitko od njih nije nosio zaštitno odelo. Posledica toga bila je smrt od posledica radijacije Akimova i svih članova smene u roku manjem od tri nedelje nakon nesreće. Među žrtvama nije bila samo neiskusna noćna smena elektrane pošto su u pomoć posadi pristigli i vatrogasci kako su ugasili vatru koja je izbila kao posledica eksplozije, a kojima nije rečeno da je reč o eksploziji nuklearnog reaktora, te su oni postupali kao da je reč o gašenju običnog požara izazvanog strujom. U pet sati ujutro vatrogasci su ugasili požar, no velika većina njih zadobila je smrtonosne doze radijacije, koje su se odmah na licu mesta manifestovale kao mučnina, vrtoglavica i totalna malaksalost.
Dva dana posle eksplozije, 27. aprila, reagovala je i sovjetska vlada nakon što se uverila u visoki stepen radijacije te započela tajni plan evakuacije kompletnog stanovništvo okolnog grada Pripyata gde su bile smeštene porodice zaposlenih u elektrani. Došlo je čak 1.200 autobusa i kamiona koji su formirali kolonu dugu 15 kilometara. Od posljedica radijacije neposredno nakon nesreće stradao je ukupan broj od 29 spasilaca, vatrogasaca i članova ekipe, a oko 350.000 ljudi evakuisano je iz kontaminiranih područja u blizini reaktora. Prema procenama stručnjaka stepen radijacije je bio jednak onome od 400 atomskih bombi bačenih na Hiroshimu!
Ekosistem u blizini reaktora takođe je pretrpio katastrofalne posledice jer su četiri kvadratna kilometra okolne šume promenile boju u nijansu ljubičasto-smeđe boje, te su prozvane ‘Crvenom šumom’ – Red Forest, a stradao je i velik broj životinja dok su neke u potpunosti izgubile sposobnost razmnožavanja.
