增至最大设计负荷的约10倍，导致蒸汽爆炸，撕裂反应堆的顶部；由于苏联的RBMK反应堆为最早期的核能电力系统，只设计了单一的防护层，不像后来的核电站，在反应堆外还建有安全壳，所以4号核反应堆炉心立即直接暴露于大气中，释放出大量的放射性微粒和气态残骸（主要是铯-137和锶-90）；随后空气中的氧气与超高温核心中的1,700吨可燃性石墨减速剂接触，燃着的石墨减速剂加速了放射性粒子的洩漏，放射性粒子随风跨越了国界。当时在控制室内操作反应堆的主要人员包括，拥有主管权限的代理总工程师阿纳托利·斯捷潘诺维奇·佳特洛夫