1986년 4월 26일 우크라이나. 공장 노동자와 소방관들은 소비에트 원자력 발전소에서 발생한 격렬한 폭발을 통제하기 위해 목숨을 건다.

폭발 이후 수백만의 사람들이 자신이 위험에 처한 것도 모르는 상황. 율라나 뮤호크는 필사적으로 소련에 연락을 취해 두 번째 폭발에 대해 경고하려 한다.

발레리 레가소프는 인간의 위험을 완전히 배제한 오염 제거 계획을 제시한다. 프리피야티 주민 루드밀라는 핵 오염에 대한 소방관 남편의 경고를 무시한다.

발레리와 보리스는 방사성 잔해 제거를 위해 달 탐사선 사용을 고려한다. 율라나 뮤호크는 폭발의 원인을 은폐하려는 정부의 방해에 직면한다.

발레리 레가소프, 보리스 슈체르비나, 율라나 뮤호크는 체르노빌에 대한 진실을 밝히기 위해 목숨의 위협과 자신들의 평판에 대한 도전을 감수하기로 한다.