Оператори почали знижувати потужність реактора приблизно о 1:00 ночі 25 квітня. Однак диспетчер з Києва, який контролював енергосистему, не дозволив повне вимкнення, оскільки мережі потребували електроенергії. Отже, всупереч протоколу випробувань, реактор підтримували на половині потужності з 14:00 до приблизно 23:00 за місцевим часом. Це призвело до накопичення ксенону, що зробило реактор нестабільним.
Був зафіксований стрибок потужності, у 100 разів більший за нормальний. Потім оператори спробували взяти реакцію під контроль, опустивши всі 211 стрижнів керування в активну зону, але вони заклинили. О 1:23 ночі сталися два послідовні парових вибухи, які зірвали дах будівлі та викинули радіоактивні матеріали високо в атмосферу. Уламки спричинили масштабну пожежу. Активна зона частково розплавилася.
Однак в основі розплавлення лежав критичний конструктивний недолік реакторів типу РБМК (Реактор Великої Потужності Канальний), які використовувалися на Чорнобильській АЕС та в інших місцях Радянського Союзу. Усі реактори використовують “сповільнювач” для уповільнення нейтронів, що утворюються під час поділу, а вода слугує охолоджувачем, щоб запобігти перегріву активної зони та неконтрольованій реакції.
Однак на Чорнобильській АЕС сповільнювачем був графіт. У такій системі, коли утворюється пара, графіт нагрівається, і реакція поділу також прискорюється. Це створює потенціал для неконтрольованого позитивного зворотного зв’язку, оскільки пара створює порожнини, де реакція прискорюється, що може швидко призвести до википання всієї охолоджувальної води. Це називається “високим позитивним коефіцієнтом порожнечі”.