JaredHarris飾演蘇聯科學家ValeryLegasov，被克里姆林宮指派調查該事故。

StellanSkarsg?rd飾演蘇聯部長會議副主席﹑蘇聯能源局領導BorisShcherbina，他在事故發生數小時后被指派領導政府委員會，但當時政府還沒意識到反應堆已經爆炸；作為這史無前例人為災難的高級應對官員，他發現自己身陷政治體系問題，以及得面對這場核災難不停攀升的傷亡人數。

EmilyWatson飾演蘇聯核物理學家UlanaKhomyuk，她致力調查切爾諾貝利的真相，好使未來不會再發生同類事件。但調查期間令她與想埋葬可怕秘密的人造成沖突，為了真相她得冒著失去自由，甚至生命的危險。