26 апреля 1988 года химик Валерий Легасов, надёжно спрятав шесть аудиокассет со своими воспоминаниями, вешается у себя в квартире.

26 апреля 1986 года в 1:23:45 во время проведения эксперимента по безопасности на Чернобыльской АЭС происходит взрыв реактора и пожар. Поднятые по тревоге пожарные без спецзащиты прибывают на место аварии, не подозревая, что оказались в эпицентре крупнейшей в истории человечества техногенной катастрофы. Руководство ЧАЭС уверяет Кремль, что ситуация под контролем, и радиационный фон в норме, но по настоянию академика Легасова его вместе с зампредседателя Совета Министров Борисом Щербиной отправляют разобраться в происходящем на месте.

Знаете ли вы, что...

Ульяна Хомюк (Эмили Уотсон) — единственный вымышленный персонаж, чей образ является воплощением сразу нескольких ученых, принявших участие в ликвидации аварии.

На экране актеры говорят по-английски, однако вся речь, которая звучит по радио, в записи телефонных звонков, в новостях советского телевидения и в объявлениях, сделанных через системы оповещения, — на русском языке.

Большая часть натурных съёмок энергоблоков проходила на выведенной из эксплуатации Игналинской АЭС (Литва), которая имеет реакторы того же типа, что и Чернобыльская АЭС. Но блочный щит управления ИАЭС сильно отличался от щита ЧАЭС, поэтому пришлось создать макет.

Припять снимали в районе Вильнюса Фабиёнишкес, 6-ю московскую больницу — в городе Каунас, большинство наружных сцен — в Киеве.

Крэйг Мэйзин хотел снять несколько сцен и в самой Припяти, но теперь этот город выглядит совсем не так, как в 1986 году.
Основная часть музыки для саундтрека к сериалу — это звуки, которые можно услышать на Игналинской АЭС. Для их записи композитор Хильдур Гуднадоттир, специалист по звукозаписи Крис Уотсон и музыкальный продюсер Сэм Слейтер отправились на станцию до начала съемок. После чего, вернувшись в студию, слушали записи часами и отбирали звуки для создания мелодии.

Съёмки начались в апреле 2018 года и продлились 16 недель.
Куски радиоактивного графита в сериале — настоящий графит с ИАЭС, который никогда не был в эксплуатации.

Создание грима пожарных, получивших смертельные дозы радиации, оказалось одним из самых сложных процессов, так как художнику по гриму Дэниэлу Паркеру не удалось найти фото- или видеосвидетельства о последних днях пожарных. Он создавал грим, основываясь на книге Светланы Алексиевич «Чернобыльская молитва» и воспоминаниях очевидцев, в частности вдовы Василия Игнатенко, Людмилы.