Công suất của lò phản ứng Chernobyl-4 được giảm từ mức thông thường 3.200 MW nhiệt xuống 1.000 MW nhiệt để có thể tiến hành thử nghiệm ở mức độ năng lượng thấp hơn và an toàn hơn. Tuy nhiên, vì có sự chậm trễ trong quá trình thử nghiệm thực tế và lỗi của những người điều hành nên công suất đã giảm xuống quá nhanh, và công suất thực tế giảm xuống còn 30 MW nhiệt. Vì thế, sự tập trung sản phẩm chất thành tạo hạt nhân xenon-135 tăng lên (sản phẩm này thường chỉ được dùng trong lò phản ứng hạt nhân ở những điều kiện phát năng lượng lớn). Dù tỷ lệ giảm năng lượng gần tới mức tối đa do các quy định an toàn đề ra, những người điều hành lại không ngừng hoạt động của lò mà tiếp tục thực nghiệm. Hơn nữa, họ đã quyết định ‘làm tắt’ cuộc thực nghiệm và chỉ tăng công suất lên 200 MW. Nhằm thoát khỏi tình trạng hấp thụ hạt nhân dư thừa xenon-135, các thanh điều khiển được kéo ra khỏi lò nhiều hơn so với mức cho phép trong các quy định an toàn. Lúc 1:05 sáng ngày 26 tháng 4, như một phần thực nghiệm, các máy bơm nước được dẫn động bằng máy phát tua bin được bật lên; dòng nước do chúng tạo ra vượt quá mức các quy định an toàn cho phép. Dòng nước tăng lên lúc 1:19 sáng—bởi vì nước cũng hấp thu neutron, nó càng làm tăng dòng nước cần thiết để có thể kéo các thanh điều khiển ra một cách thủ công, tạo ra một tình trạng hoạt động rất không ổn định và nguy hiểm. Luồng hơi phóng xạ được tạo ra ngay sau vụ nổ ban đầu, bằng chứng ở đây là do nhiệt phân hủy. Những mái che lớn của tuabin bị hư hỏng nặng (giữa ảnh). Nóc nhà của lò phản ứng 3 liền kề (phía dưới bên trái) cho thấy có đám cháy nhẹ. Lúc 1:23:04 sáng, cuộc thực nghiệm bắt đầu. Tình trạng không ổn định của lò không hề được thể hiện theo bất kỳ cách nào trên thanh điều khiển, và có lẽ không một ai trong đội điều hành biết rõ hoàn toàn về mức độ nguy hiểm. Điện cấp cho các máy bơm nước bị ngắt, và khi chúng đang chạy nhờ vào máy phát điện tua bin chạy theo quán tính, dòng nước bơm giảm đi. Tua bin bị ngắt khỏi lò phản ứng, làm tăng lượng hơi trong lõi lò. Khi nước làm mát nóng lên, các bong bóng hơi hình thành bên trong dòng nước làm mát. Thiết kế đặc biệt điều khiển phản ứng bằng graphit của lò RBMK ở Chernobyl có hệ số trống dương rất lớn, có nghĩa là năng lượng của lò phản ứng tăng lên nhanh chóng khi không có hiệu ứng hấp thu neutron của nước, và trong trường hợp đó, hoạt động của lò phản ứng dần trở nên bất ổn định và nguy hiểm. Lúc 1:23:45 sáng, những người điều hành ấn nút AZ-5 ("Bảo vệ nguy hiểm khẩn cấp 5") điều khiển một "SCRAM" — một thiết bị ngắt của lò phản ứng, đưa toàn bộ các thanh điều khiển, gồm cả các thanh điều khiển vận hành thủ công vốn đã được rút ra một cách khinh suất từ trước vào trong lò phản ứng. Vẫn chưa biết rõ liệu đây có phải là một hành động phản ứng khẩn cấp, hay nó chỉ đơn giản là một biện pháp thông thường để ngắt lò phản ứng khi đã hoàn thành một thực nghiệm (lò phản ứng đã được định giờ ngắt cho bảo dưỡng thông thường). Thường mọi người cho rằng SCRAM được dùng để đối phó với trường hợp tăng năng lượng quá nhanh. Mặt khác, Anatoly Dyatlov, là kỹ sư trưởng nhà máy điện nguyên tử Chernobyl khi xảy ra tai nạn, đã viết trong cuốn sách của ông:
Công suất của lò phản ứng Chernobyl-4 được giảm từ mức thông thường 3.200 MW nhiệt xuống 1.000 MW nhiệt để có thể tiến hành thử nghiệm ở mức độ năng lượng thấp hơn và an toàn hơn. Những mái che lớn của tuabin bị hư hỏng nặng (giữa ảnh).