Awaria reaktora czarnobylskiego została wywołana nagłym przyrostem reaktywności, w następstwie zadziałania układu jego szybkiego wyłączania. Uruchomienie tego układu zainicjowało proces narastania mocy, do którego wzmocnienia przyczyniło się dodatnie temperaturowe sprzężenie zwrotne. W ciągu 2 - 4 sekund reaktor osiągnął stan nadkrytyczny na neutronach natychmiastowych, co w konsekwencji wywołało jego destrukcję. Zarejestrowano, następujące po sobie w krótkim okresie czasu dwa wybuchy, z których pierwszy był wybuchem cieplnym, a drugi był następstwem rozhermetyzowania obudowy rdzenia i wymieszania się gazów powstałych w reaktorze, zawierających wodór i tlenki węgla z tlenem atmosferycznym.
Pod względem fizycznym przebieg zjawiska był podobny do zachodzącego w bombie atomowej, choć szybkość reakcji była znacznie mniejsza: l = (0.635 - 1.03) * 10-3s.
W odróżnieniu od wybuchu bomby atomowej, podczas którego występują cztery czynniki rażenia: fala uderzeniowa, natychmiastowe promieniowanie jądrowe i świetlne oraz skażenia promieniotwórcze, w Czarnobylu miały miejsce tylko dwa: promieniowanie natychmiastowe i skażenia. Wyjątkowość awarii czernobylskiej polega na uwolnieniu ogromnej masy radionuklidów, jak również gorących cząstek paliwa i produktów kondensacji lub adsorpcji, które doprowadziły do skażenia wielkiego terytorium.
Porównując wybuch czarnobylski z wybuchem bomby w Hiroszimie stwierdza się dwie podstawowe różnice: energia mechaniczna wyzwolona w czasie awarii w Czarnobylu nie odpowiada nawet stutysięcznej części tej, która zburzyła Hiroszimę, to jednak zniszczenia powstałe w Czarnobylu wskutek skażeń są nieporównywalnie większe.