Ydinvoimalan työntekijät ja palomiehet riskeeraavat henkensä saadakseen neuvostoliittolaisen ydinvoimalan katastrofaalisen räjähdyksen hallintaan vuonna 1986.

Tšernobylin räjähdyksen vaarannettua miljoonien hengen ydinfyysikko Ulana Khomyuk yrittää epätoivoisesti saada yhteyden Legasoviin varoittaakseen häntä koko mannerta uhkaavasta toisen räjähdyksen uhasta.

Lyudmilla ei kuuntele varoituksia hänen palomiehenä toimivan miehensä saastumisesta. Legasov kertoo saasteidenpuhdistussuunnitelmastaan, joka sisältää ihmisriskejä.

Legasov ja Shcherbina harkitsevat kuukulkijoiden käyttöä radioaktiivisen romun poistamisessa sillä aikaa, kun Khomyuk kamppailee hallituksen kanssa selvittäessään räjähdyksen aiheuttajaa.

Legasov, Shcherbina ja Khomyuk riskeeraavat henkensä ja maineensa paljastaakseen totuuden Tšernobylista.