26 aprile 1986, Repubblica Socialista Sovietica Ucraina. I lavoratori delle centrali e i vigili del fuoco mettono in gioco la loro vita per arginare una catastrofica esplosione in una centrale nucleare sovietica.

Con milioni di persone a rischio dopo l'esplosione di Chernobyl, il fisico nucleare Ulana Khomyuk tenta disperatamente di raggiungere Valery Legasov, un importante fisico nucleare sovietico per avvertirlo della minaccia di una seconda esplosione che potrebbe devastare il continente.

Lyudmilla Ignatenko, residente a Pripyat, ignora l'avvertimento sulla contaminazione da parte del marito pompiere; Valery Legasov elabora un piano di decontaminazione, che prevede rischi per l'uomo.

Valery Legasov e il vice primo ministro sovietico Boris Shcherbina pensano di utilizzare rover lunari per rimuovere i detriti radioattivi, mentre Ulana Khomyuk affronta ostacoli governativi nel determinare la verità sulle cause dell'esplosione.

Valery Legasov, Boris Shcherbina e Ulana Khomyuk rischiano la vita e la reputazione per rivelare la verità su Chernobyl.