Le 26 avril 1986, une explosion retentit dans la centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine, provoquant une catastrophe sans précédent.
Les sous-sols de la centrale sont drainés, mais la fusion du coeur a débuté, menaçant de contaminer les nappes phréatiques. Legasov et Chtcherbina ont une solution mais elle nécessite l'intervention de nombreux mineurs qui travaillent dans des conditions dantesques. Khomiouk est envoyée dans un hôpital moscovite, où elle retrouve un Dyatlov réticent à collaborer. Elle rassemble divers éléments sur le déroulement de l'accident. L'état de santé de Vassili se dégrade de plus en plus.