Het ernstigste ongeluk in de geschiedenis van kernenergie is die in Tsjernobyl op 26 april 1986. In Tsjernobyl (toen in de Sovjet Unie, nu in de Oekraïne) ontplofte het vierde blok van het reactorcomplex en het grafiet in de reactorkern vloog in brand. Aanvankelijk vermoedde men (er kwam in het begin slechts zeer summiere informatie uit de Sovjet Unie) dat nog een reactor, in brand stond, maar dat bleek niet zo te zijn. Een enorme hoeveelheid radioactiviteit vloog de lucht in en besmette een groot deel van de wereld.

Evacuaties
Het ongeluk werd bekend nadat in Zweden een verhoogde radioactiviteit werd gemeten. Toen men naging waar het vandaan kwam, was de enige mogelijkheid een van de kerncentrales in Tsjernobyl, ten noorden van Kiev. Toen moest de Sovjet Unie het ongeluk wel toegeven, maar Probeerde de ernst ervan te bagatelliseren. Gevolg was dat allerlei geruchten de ronde gingen doen en betrouwbare informatie kwam maar mondjesmaat naar buiten. Later bleek dat de machthebbers bewust hebben geprobeerd de bevolking onwetend te houden van de ernst van de situatie. Als gevolg daarvan is er veel te laat geëvacueerd en hebben mensen besmet voedsel gegeten. In 1986 werden in totaal ongeveer een half miljoen mensen geëvacueerd, waarvan er zo'n 380.000 terug zijn gekeerd. De rest is voor altijd gedwongen ergens anders een nieuw bestaan op te bouwen. In 1992 bleek een groter gebied ernstig besmet en moesten nog eens 364.000 mensen verhuizen. De Wereld Gezondheids Organisatie, schatte de hoeveelheid vrijgekomen radioactiviteit op 200 maal die van de atoombommen op Hiroshima en Nagasaki.

Medische gevolgen
De medische gevolgen zijn desastreus. Hoewel er geen precies cijfer te geven valt over het aantal doden en gewonden (oorzaak en gevolg is bij straling moeilijk onomstotelijk vast te stellen) en cijfers uiteen lopen van enkele duizenden tot een half miljoen, is het wel duidelijk dat het aantal doden vele duizenden bedraagt. Naast de mensen uit de directe omgeving zijn er 800.000 mensen ingezet in de eerste maanden na het ongeluk voor opruimwerkzaamheden en de provisorische bouw van een omhulling rond de centrale.

Deze mensen zijn blootgesteld aan een hoge dosis straling en algemeen wordt aangenomen dat alleen in deze groep al vele duizenden mensen zijn overleden door de gevolgen daarvan. Vaak is dat ook een gevolg van een verminderd immuunsysteem door straling, waardoor relatief eenvoudige ziektes ernstige gevolgen kunnen hebben.

Het United Nations Office for Coordination of Humanitarian Affairs schat in haar rapport uit april 2000 "Chernobyl, a continuing catastrophe" dat 7 miljoen mensen in Oekraïne, Wit Rusland en Rusland nog steeds lijden aan de gevolgen, waaronder 3 miljoen kinderen die medische behandeling nodig hebben. Het aantal gevallen van schildklierkanker bij kinderen (een kanker die relatief snel ontstaat) is enorm gegroeid, maar de komende 10 tot 15 jaar zullen andere soorten kanker pas gediagnosticeerd worden. Nog steeds wonen 1,8 miljoen mensen in besmet gebied.

Economische gevolgen
Naast de medische gevolgen zijn ook de economische gevolgen gigantisch. In Wit-Rusland is 6000 km2 landbouwgebied besmet, in de Oekraïne is 50,000 km2 van de totale oppervlakte besmet. Een van de grote gevaren zijn bosbranden in besmette gebieden die voor verdere verspreiding van radioactiviteit zorgen.

Nog steeds zijn er in Engeland en Wales gebieden die zo besmet zijn, dat schapen die er grazen ongeschikt zijn voor consumptie. Zweden had alleen al in 1986 een economische schade aan landbouw, veeteelt en visserij van 146 miljoen dollar. De schade in Wit-Rusland over de periode 1986-2015 werd in 1995 geschat op 235 miljard dollar; dat is 20 keer de jaarlijkse begroting van dat jaar. Elk jaar gaat een groot gedeelte van de uitgaven in het toch al arme Oekraïne en Wit-Rusland naar de gevolgen van Tsjernobyl.

Na het ongeluk waren de andere drie reactoren weer in bedrijf genomen. Eind 2000 is het nucleaire complex in Tsjernobyl voorgoed buiten werking gesteld. De problemen zijn daarmee niet opgelost. Slechts een van de urgente problemen is de provisorische omhulling van de ontplofte reactor vier. Deze zit vol gaten, staat op instorten en zal vervangen moeten worden door iets wat de reactor honderden, en misschien wel duizenden jaren zal moeten insluiten. Een groot gebied is voor eeuwig onbewoonbaar.