1986年4月25日，由於設計本身缺陷與工作人員違反操作，切爾諾貝利核電站第4號機組發生故障，隨後，接連兩次強烈爆炸，掀翻了反應堆廠房1 000噸重的堆頂蓋板，堆中所有管道破裂，反應堆廠房倒塌，爆炸後燃燒的石墨也飛到其他廠房頂上，廠房內大火共有30餘處，火焰（煙塵）升騰引起大約1 800米高的大煙柱，熱氣團將堆芯中的大量放射性物質拋向1 200米高空，並擴散到前蘇聯的西部及北歐，甚至隨風飄落到整個北半球。
核突發事件後的應急搶救（1）消防滅火：1986年4月26日13時28分，爆炸後僅過了4分鍾，切爾諾貝利核電站消防隊的值班人員首批來到事故地點；13時35分，普裏皮亞季鎮消防隊也來到救火現場；14時54分，切爾諾貝利鎮的消防隊趕到，參與滅火。可是消防隊員無一受過放射性汙染條件下的滅火專門訓練，他們奮不顧身地全力救火，才基本撲滅了反應堆廠房屋頂與汽輪機大廳屋頂上的大火。在滅火過程中，許多人受到很高的輻射劑量與有毒煙氣的毒害，有的被送往醫院。
（2）搶救行動：核突發事件發生時，許多人僅看到鋼筋混凝土牆及天花板的搖動、塌落與倒塌，管道斷裂，到處噴出來的熱水和蒸汽流或著火，他們並沒意識到反應堆已遭受嚴重破壞，大量放射性物質已釋放到大氣中。所有的人對如何消除這樣大的核突發事件後果，在技術上與心理上都沒有準備。據說，總共有60萬人參加了搶救和現場清理，如參加反應堆周圍的清理、去汙、修路，拆除與埋藏被汙染的建築物等。
（3）控製放射性擴散：核突發事件早期，為控製火勢與反應堆放射性的擴散，前蘇聯當局派出了約1 000餘名空軍及空勤人員在反應堆上空進行了數百架次飛行，並用直升機向暴露的反應堆堆芯投下了5 000餘噸的硼、鉛、砂、白雲石與黏土，用於控製、封閉反應堆，屏蔽輻射和滅火。這些直升機空勤人員接受的外照射有效劑量為140～260毫西弗。
為防止堆底部結構破壞，修築了人工排熱臨時通道，將整個反應堆用混凝土封閉，形成所謂的“石棺”。
在反應堆封閉殼內執行任務的700餘名人員中，其中5%人員的外照射劑量大於250毫西弗，其他人員一般為30～130毫西弗；因事故撤離人員中，約10%的人員受照劑量超過50毫西弗，約5%的人員超過100毫西弗。
（4）公眾防護措施：據報道，核突發事件的第二天早上就對普裏皮亞季鎮進行挨家挨戶的通知，要求當地居民關閉窗戶在室內隱蔽，並分發碘片。據統計，該鎮的4.5萬居民和30千米範圍內的71個村莊的約9萬居民都同時服用了碘片（碘化鉀）。其次，由於當時無足夠的防護麵具，以使許多民防官員與搶救人員在執行任務時都沒有佩戴防護麵具。在4月26日晚，官方決定對普裏皮亞季鎮的4.5萬居民進行撤離，共動員了1200餘輛公共汽車。從4月27日14時開始，在3小時內，全部居民井然有序地撤到安全地區。4月28日確定核電站周圍10千米為撤離區，5月2日又確定30千米範圍禁區。
切爾諾貝利核電站事故，是曆史上最嚴重的一次核事故，在國際核事故分級上列為第7級事故。
放射性擴散與對公眾健康的影響1986年4月26日，從爆炸後毀壞的反應堆芯向外逸出的一股放射性氣流，高達約1 800米。在離事故地點5～10千米，其放射性輻射水平約為1毫西弗/小時。
這次事故，從堆芯向外排出的放射性總活度（不包括放射性惰性氣體）估計約為12×1018 貝可，共釋放出放射性物質6～8噸，這幾乎是反應堆原存量的3%~4%。整個放射性釋放過程持續了約10天。至1986年5月6日，放射性釋放才基本結束。
放射性汙染的空氣流，隨大氣逐漸向四周擴散，起初汙染物主要沉積在西北部的白俄羅斯、俄羅斯與烏克蘭境內。之後汙染物隨著高空氣流又向芬蘭、瑞典、波蘭以及北半球其他區域擴散。
鑒於放射性碘是反應堆事故釋放的主要放射性成分之一，在切爾諾貝利事故後的10年中，受照兒童的甲狀腺癌有了非常明顯的增加，截至1995年底已報道的兒童病例數為800人，年齡為0～15歲，其中白俄羅斯即有400餘人。從事故到該病診斷的潛伏期一般為4～10年，平均為6年。甲狀腺癌的大多數病例均集中在反應堆事故釋放造成的放射性汙染嚴重地區。除甲狀腺癌外，由事故輻射照射引起的其他癌症發病率目前還沒有統計學意義的顯著性差異，特別是白血病的發病率尚未見一致的可歸因增長。