În ziua accidentului, a avut loc o reducere planificată a puterii. Până la începutul schimbului de zi, nivelul de putere a ajuns la 50%. După aceasta, în mod aleatoriu, una dintre centralele electrice regionale a fost deconectată. S-a solicitat atunci amânarea reducerii ulterioare a puterii. Această solicitare a fost făcută în după-amiaza zilei de 25 aprilie și a fost permisă o nouă reducere a energiei electrice după ora 22:00.
Înainte de oprirea de rutină, a fost programat un test de funcționare a turbogeneratorului. La ora 00:05 pe 26 aprilie, puterea era de aproximativ 23%. 30 de minute mai târziu, puterea a scăzut la un nivel aproape de zero, probabil din cauza schimbării regulatorului. La ora 01:00, puterea s-a stabilizat la aproximativ 6%, iar testul urma să se desfășoare la acest nivel. O turbină a fost oprită și au fost măsurate oscilațiile acesteia. Șeful de tură A.F. Akimov i-a raportat inginerului-șef adjunct A.S. Dyatlov (care a supravegheat oprirea alimentării) că oscilațiile au fost măsurate și a fost dată o informare finală. Toată lumea s-a dus la instrumentele lor și la ora 01:23:04 a început testul de reducere a puterii generatorului de turbine. Totul a decurs complet normal.
Reactorul a avut tendința de a accelera pe măsură ce pompele de răcire conectate la generatorul de turbine încetineau și datorită proprietății numite coeficient de reactivitate cu goluri pozitive; pe măsură ce numărul așa-numitelor "goluri" (de exemplu, bulele de abur) crește din cauza fierberii crescute sau a pierderii agentului de răcire, crește și reactivitatea. Dar operatorii au reușit să țină reactorul sub control și acesta nu a accelerat. La ora 01:23:40, SIUR (senior reactor chief control engineer) L.F. Toptunov a apăsat butonul de protecție de urgență, așa cum era prevăzut pentru oprire, la sfârșitul testului. Puterea era la 7% când a fost apăsat butonul. Cu toate acestea, în loc să se oprească, reactorul a suferit o supratensiune. Acest lucru s-a datorat faptului că reactorul era instabil la o putere scăzută, iar sistemul de oprire avea defecte grave de proiectare. La ora 01:23:43, puterea a sărit la 17% și, din cauza creșterii de putere, și barele de control automat au suferit avarii, iar acestea s-au blocat. Canalele de combustibil s-au rupt, iar la ora 01:23:47 reactorul a explodat.
Explozia a fost atât de puternică încât a aruncat în aer capacul de oțel de 1000 de tone al reactorului. În urma acestei explozii, au fost eliberate cantități mari de materiale radioactive și de combustibil. Acest lucru a făcut ca moderatorul de neutroni, fabricat din grafit, să înceapă să ardă. Incendiul a provocat eliberarea mai multor precipitații radioactive, care au fost transportate de fumul incendiului în mediul înconjurător.
După accident, reactorul 4 a fost acoperit cu un "sarcofag" din oțel și beton pentru a opri scurgerea altor radiații din coriumul pierdut, precum și a prafului radioactiv. Sarcofagul a fost acoperit în 2016 cu noua structură de confinament sigur.