1986. április 26-án, szombaton, hajnali 1:23:58-kor a csernobili atomerőmű 4-es reaktora gőzrobbanás következtében kigyulladt, és robbanások sorozata után bekövetkezett a nukleáris olvadás.

1986. április 25-én a 4. reaktort ideje volt leállítani a rendszeres karbantartási munkálatok céljából. Úgy döntöttek, kihasználják a lehetőséget arra, hogy teszteljék, a reaktor turbinagenerátora képes-e arra, hogy a külső forrásból származó áram hiánya esetén elég elektromosságot termeljen a biztonsági rendszerek (különösen a hűtővízszivattyúk) működtetéséhez. A csernobilihez hasonló reaktoroknak egy pár dízelgenerátoruk van ilyen esetekre, de ezek nem lépnek működésbe azonnal – a reaktort tehát arra akarták használni, hogy pörgesse fel a turbinát, ami ezután leválik a reaktorról, és saját inerciája miatt forog tovább. A teszt célja az lett volna, hogy megtudják, a turbinák képesek-e működtetni a szivattyút, míg beindulnak a generátorok. A tesztet korábban egy másik reaktoron sikerrel végrehajtották (a biztonsági rendszerek kikapcsolása nélkül), és az eredmény negatív lett (a turbinák nem voltak képesek működtetni a szivattyúkat), de azóta történtek kisebb fejlesztések a turbinákon, és emiatt szükségét érezték egy újabb tesztnek.

• 1986. április 25-én, pénteken hajnalban 1:00 órakor megkezdték a 3,2 gigawatt hőteljesítmény csökkentését.
• 13:00 órára a teljesítmény 1,6 GW-ra csökkent, ekkor a reaktorról lekapcsolták az egyik turbinát.
• 14:00 órakor a villamos elosztóközpont értesítette a csernobili Lenin Atomerőművet, hogy a közelgő hétvége ellenére a vártnál nagyobb a fogyasztók energiaigénye. Ezért a teljesítmény további csökkentését megszakították.
• 23:10-kor közölte a Központ, hogy végre lecsökkent a fogyasztók energiafelhasználása, a 4-es blokk lekapcsolható a hálózatról. Így a késedelemtől kissé elfáradt újítók hozzákezdhettek biztonságfokozónak szánt ötletük megvalósításához.

A fiatal villamosmérnökök elsősorban a szivattyúk villamos energiaellátására ügyeltek. Nem vették figyelembe a John Archibald Wheeler és Wigner Jenő által már az 1940-es években Hanfordban felismert veszélyt: az alacsony teljesítményű reaktorüzemeltetés során bekövetkező xenon-mérgezés instabillá teszi a reaktort. Így érkezett el a szombati nap, április 26-a, az ortodox naptár szerint nagyszombat. Húsvétra a szakértők is, a döntéshozók is hétvégi házaikba utaztak. (A legtöbb üzemzavar hétvégi hajnalokon szokott bekövetkezni.)

Bár a teljesítménycsökkenés mértéke csaknem elérte azt a szintet, amit a biztonsági előírások már tiltanak, az üzemeltetők folytatták a kísérletet, és úgy döntöttek, mindössze 200 MW-ra emelik a teljesítményt. A csernobili négyes reaktorban a felszaporodott reaktorméreg miatt a szabályzat szerint megengedettnél jóval nagyobb mértékben kiemelték a legtöbb szabályozórudat. A kísérlet részeként április 26-án hajnali 1:05-kor a vízpumpákat bekapcsolták; az általuk okozott vízmennyiség szintén túllépte a biztonsági előírásokban meghatározott mennyiséget. A vízmennyiség 1:19-kor még tovább növekedett, és mivel a víz is elnyeli a neutronokat, további szabályzórudakat kellett kivenni.

1:23:04-kor a kísérlet kezdetét vette. Az ellenőrzőpanelen semmi nem jelezte a reaktor instabil állapotát, és valószínű, hogy az üzemeltetők közül senki nem volt tudatában a veszélynek. A vízpumpákat ellátó áramforrást elzárták, és ahogy a turbinagenerátor vette át a működtetésüket, a vízmennyiség csökkent. A turbina lekapcsolódott a reaktorról, amiben nőni kezdett a gőzmennyiség. Ahogy a hűtőfolyadék kezdett felforrósodni, gőzbuborékok keletkeztek a hűtőcsövekben. A csernobili RBMK reaktornak magas a pozitív üregtényezője, ami azt jelenti, hogy a víz neutronelnyelő hatása nélkül a reaktor ereje gyorsan nő, működtetése egyre veszélyesebbé válik.

1:23:40-kor az üzemeltetők megnyomták az AZ-5 („Vészhelyzet elleni védelem 5”) gombot, ami elindította az összes szabályzórúd azonnali visszaillesztését („scram”). Nem tudni, hogy ezt azért tették, mert már észlelték a vészhelyzetet, vagy csak azért, mert befejezték a kísérletet és le akarták állítani a reaktort a karbantartás megkezdéséhez. Rendszerint úgy tartják, a váratlan teljesítménynövekedés miatt nyomták meg a gombot, Anatolij Gyatlov azonban, aki a csernobili atomerőmű helyettes főmérnöke volt a robbanás idején, így ír könyvében :

„01:23:40 előtt a központosított irányítórendszerek (…) nem jeleztek olyan változást a paraméterekben, ami igazolhatta volna a scramet. A nyomozóbizottság (…) hatalmas mennyiségű anyagot gyűjtött össze és elemzett ki, és, ahogy a jelentésben leírta, nem tudta eldönteni, miért rendelték el a scramet. Nincs ok arra, hogy az okát keressük. A reaktort egyszerűen ki akarták kapcsolni a kísérlet befejeztével.”

Mivel a szabályzórudak visszaillesztése sokáig tartott (18-20 másodpercig), a rudak üreges végei és a hűtővíz ideiglenes eltávolítása miatt a scram növelni kezdte a reakció mértékét. A túlzott energiakibocsátás a szabályzórudak deformálódását eredményezte. A rudak megakadtak, mikor alig egyharmaduk volt beillesztve, és nem voltak képesek leállítani a reakciót. 1:23:47-re a reaktor teljesítménye 30 GW-ra ugrott, a normális teljesítmény tízszeresére. Az üzemanyagrudak olvadni kezdtek, és a gőz nyomása egyre nőtt. Ez gőzrobbanást eredményezett, ami megsemmisítette a reaktor fedelét, összezúzta a hűtőcsöveket és lyukat robbantott a tetőbe.

A reaktort nagy mérete és a költségek miatt nem látták el teljes burkolattal, emiatt a radioaktív szennyezés a légkörbe került. Miután a tető egy része lerepült, az oxigén beáramlása, valamint a reaktor igen magas hőmérséklete miatt grafittűz tört ki, ami nagyban hozzájárult a radioaktív anyagok terjedéséhez és a környező terület szennyezéséhez.

Nem teljesen tudni, pontosan milyen sorrendben történtek az események 1:22:30 után, mert az állomás feljegyzései nem állnak összhangban a szemtanúk beszámolóival. Fentebb a legtöbbek által elfogadhatónak tartott eseménysor áll, eszerint az első robbanás 1:23:47 körül történt, hét másodperccel a scram elrendelése után. Néha felmerül, hogy a robbanás a scram előtt vagy közvetlenül utána következett be (ez volt a balesetet tanulmányozó szovjet bizottság véleménye). Ez azért fontos, mert ha a reaktor jó pár másodperccel a szabályzórudak beillesztése után került kritikus állapotba, a hiba a rudak tervezésében keresendő, ha azonban a scrammal egyidőben történt a katasztrófa, a működtetők a felelősek. 1:23:39-kor Csernobil területén enyhe szeizmikus mozgást észleltek, hasonlót egy Richter-skála szerinti 2,5-ös földrengéshez. Ezt okozhatta a robbanás, de lehet teljesen véletlen is. A helyzetet bonyolítja, hogy a scram gombot egynél többször nyomták meg, és aki megnyomta, két héttel később meghalt sugárbetegség következtében.