Le 26 avril 1986, une explosion retentit dans la centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine, provoquant une catastrophe sans précédent.
Legasov se rend à Vienne pour témoigner mais ment. Dyatlov, Bryukhanov et Fomin se retrouvent devant un tribunal. Shcherbina est amené à témoigner. La cour retrace le déroulement de l'accident à l'aide des nombreuses dépositions des employés convoqués à la barre. Entre mauvaises décisions humaines et défauts mécaniques, l'explosion du réacteur semble avoir été inéluctable. Les mensonges de Legasov sont découverts, ce qui lui vaut d'être arrêté par le KGB.