A baleset okáról két, egymásnak ellentmondó hivatalos elmélet született. Az első, amely 1986 augusztusában jelent meg, egyértelműen az erőmű üzemeltetőit okolta. A második, 1991-ben megjelent elmélet szerint az RBMK reaktor tervezési hibájából következett be a katasztrófa, pontosabban a szabályzórudak miatt. Mindkét elméletet támogatják különböző csoportok, köztük a reaktor tervezői, az üzemeltetők és a kormány. Egyes független szakértők szerint egyik elmélet sem igaz teljes egészében.

Egy másik fontos tényező, ami hozzájárult a katasztrófához, az volt, hogy az üzemeltetőket nem értesítették a reaktor egyes hibáiról. Egyikük, Anatolij Sztyepanovics Gyatlov állítása szerint a tervezők tudták, hogy a reaktor bizonyos körülmények közt veszélyes, de szándékosan titkolták ezt a hibát. Ehhez hozzájárult még, hogy a kezelőszemélyzet nagyrészt olyanokból állt, akiket nem az RBMK típusú reaktorokhoz képeztek ki: az igazgatónak, V. P. Brjuhanovnak szénfűtésű erőművekhez volt képesítése és tapasztalata. Főmérnöke, Nyikolaj Fomin szintén a hagyományos erőművekhez értett, Anatolij Gyatlov pedig, a 3. és 4. reaktorok főmérnökhelyettese csak kisebb atomreaktorok területén rendelkezett tapasztalattal, pontosabban a VVER reaktorok kisebb változataival, amelyeket a Szovjetunió atomtengeralattjáróihoz terveztek.

A hibák részletezve:

• A reaktorban igen magas volt a pozitív üregtényező. Ez azt jelenti, hogy ha a reaktor hűtővizében gőzbuborékok keletkeznek, a láncreakció felgyorsul, és ha nem avatkoznak közbe, szabályozhatatlanná válik. Ami még rosszabb, alacsony teljesítménynél ezt nem ellensúlyozták más tényezők, ami a reaktort instabillá és veszélyessé tette. Hogy a reaktor alacsony teljesítmény mellett veszélyesebb, ellentmondott a logikus következtetéseknek és az üzemeltetők nem tudtak róla.

• Még fontosabb hiba volt a szabályzórudak tervezési hibája. Az atomreaktorokban a szabályzórudakat azért teszik a reaktorba, hogy lassítsa a reakciót. Az RBMK reaktorokban azonban a rudak vége grafitból készült, a hosszabbítók (a szabályzórudak végén található 1 méter hosszú rész) üregesek voltak, vízzel megtöltve, a közepe pedig – ami tulajdonképpen az egésznek a lényege, ez nyeli el a neutronokat, hogy lassítsa a reakciót – bórkarbidból készült.

Az első pár pillanatban, amikor a szabályzórudakat a reaktorba illesztették, nem a neutronelnyelő vízzel töltött rész került be, hanem a grafitvég. A grafit neutronmoderátor, ami nem lassítja a reakciót, hanem segíti. A szabályzórudak aktiválásánál tehát az első pár másodpercben a rudak növelték a reaktor sebességét, nem pedig lassították. Erre a kezelőszemélyzet nem számított és nem is tudhatott róla.

• A kezelők nem pontosan úgy hajtottak végre mindent, ahogy kellett volna, részben azért, mert nem ismerték a reaktor tervezési hibáit. Több egyéb szabálytalanság is hozzájárult a baleset bekövetkeztéhez, többek közt az, hogy a biztonsági emberek és az üzemeltetők nem kommunikáltak egymással eléggé.

Az üzemeltetők a reaktor biztonsági rendszerei közül többet is kikapcsoltak, amit szigorúan tilos megtenni, kivéve ha magukban a biztonsági rendszerekben van hiba.

A kormány 1986 augusztusában kiadott jegyzőkönyve szerint az üzemeltetők legalább 204 szabályzórudat eltávolítottak a reaktorból, így csak 7 maradt benne (összesen 211 volt ebben a fajta reaktorban). A reaktor technikai útmutatói szigorúan tiltják, hogy 15-nél kevesebb szabályzórúddal működtessék az RBMK-1000 reaktort.