Po katastrofie w Czarnobylu, która stwarza zagrożenie dla milionów ludzi, fizyczka jądrowa Ulana Chomiuk (Emily Watson) podejmuje desperacką próbę, żeby skontaktować się ze znanym radzieckim fizykiem jądrowym Walerym Legasowem (Jared Harris) i ostrzec go przed ryzykiem drugiego wybuchu, który może mieć katastrofalne skutki dla całej Europy.