Godine 1986. svijet je potresla nezamisliva katastrofa kada je u nuklearnoj elektrani u ukrajinskom Černobilu došlo do razarajućih eksplozija. U epicentru borbe protiv nevidljivog neprijatelja – radijacije – našao se sovjetski hemičar Valery Legasov (Jared Harris).
Vlada mu, putem političara Borisa Shcherbine (Stellan Skarsgård), povjerava zadatak da detaljnije istraži incident.
Tokom svojih istraživanja, Legasov brzo shvata stvarne i dalekosežne posljedice ove katastrofe. Dok se bezbrojni spasioci i dobrovoljci nesebično trude da ublaže posljedice nesreće, izlažući svoje živote smrtonosnom zračenju, sovjetska vlada pokušava zataškati cijelu stvar i minimizirati razmjere tragedije.
Međutim, oni koji teže istini ne daju se slomiti. Priča prati njihovu borbu da objelodane cijelu istinu, uprkos masivnim naporima za zataškavanje.