Сериал рассказывает об аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году. После взрыва четвёртого реактора в зону направляют заместителя председателя Совета министров Бориса Щербину и физика-ядерщика Валерия Легасова. Им предстоит оценить разрушения, уровень радиации и действия работников станции, пожарных, военных и ликвидаторов.
К расследованию присоединяется физик Ульяна Хомюк, пытающаяся установить причины аварии. На фоне эвакуации Припяти и работ по предотвращению новых выбросов Легасов, Щербина и Хомюк сталкиваются с официальными версиями и скрываемой информацией.