Kompleks Chernobyl (orang Ukraina menyebutnya Chornobyl) berada sekitar 130 km utara kota Kiev di Ukraina, dan sekitar 20 km selatan perbatasan dengan Belarusia. Di lokasi itu terdapat empat unit reaktor nuklir tipe RBMK (reaktor bolshoy moshchnosty kanalny, reaktor kanal daya tinggi) dengan daya listrik 1000MW. Unit 1 dan 2 dibangun di antara tahun 1970 dan 1977, sedangkan Unit 3 dan 4 diselesaikan pada tahun 1983. Pada saat kecelakaan, 2 unit reaktor dengan tipe yang sama sedang dibangun.

Wilayah Ukraina ini merupakan wilayah dengan densitas penduduk yang rendah, dalam radius 30 km dari PLTN jumlah penduduk diperkirakan sekitar 115 ribu sampai 135 ribu. Sekitar 3 km dari lokasi reaktor terdapat sebuah kota baru, Pripyat, dengan penduduk sekitar 49 ribu. Kota lama Chernobyl terletak sekitar 15 km arah tenggara dari kompleks PLTN Chernobyl, berpenduduk sekitar 12.500.

Pada saat kecelakaan Chernobyl terjadi, program energi nuklir Uni Soviet didasarkan kepada 2 tipe reaktor yaitu VVER (reaktor air ringan bertekanan), dan RBMK (reaktor air ringan bermoderator grafit). Tipe VVER diekspor ke negara lain, sedangkan RBMK hanya digunakan di negara blok Uni Soviet.

RBMK-1000 adalah sebuah reaktor air didih dengan bahan bakar uranium dioksida berpengayaan rendah (2% U-235). Reaktor ini memiliki 2 loop yang memasok uap secara langsung ke turbin. Air pendingin yang berasal dari tabung pemisah uap dialirkan oleh pompa ke bagian bawah kanal bahan bakar. Air ini akan mengambil panas yang dihasilkan oleh reaksi inti bahan bakar dan mengalami pendidihan pada saat melalui tabung tekan (pressure tubes). Uap menuju pemisah uap/air kemudian menuju dua buah turbin dengan daya masing-masing 500MWe.

Tabung tekan berisi bahan bakar uranium dioksida yang dibungkus tabung zirconium alloy. Sebuah mesin isi ulang bahan bakar secara khusus dirancang untuk dapat mengisikan bundel bahan bakar tanpa mematikan reaktor.

Moderator terbuat dari grafit diletakkan di sekeliling tabung tekan. Moderator ini berfungsi untuk menurunkan energi neutron agar terjadi pembelahan inti bahan bakar secara lebih efisien. Campuran gas nitrogen dan hidrogen disirkulasikan di antara blok-blok grafit untuk mencegah oksidasi grafit dan meningkatkan perpindahan panas dari grafit akibat interaksi neutron dengan grafit ke kanal bahan bakar.

Teras reaktor berbentuk silinder dengan tinggi sekitar 7 m dan diameter sekitar 12 m. Pada masing-masing loop terdapat empat pompa sirkulasi pendingin utama, satu di antaranya selalu dalam posisi standby. Daya reaktor dikendalikan dengan 211 batang kendali.

Berdasarkan kaidah dan standar yang umum digunakan oleh perancang reaktor di bagian dunia lainnya, reaktor RBMK memiliki cacat sejak dari desain. Cacat desain ini menimbulkan beberapa kelemahan pada reaktor secara keseluruhan yang mudah mengarah kepada kondisi operasi yang berbahaya.

Walaupun memiliki sistem keselamatan, misalnya sistem pendingin reaktor darurat (ECCS), desain reaktor ini memiliki kelemahan secara melekat yaitu memiliki koefisien reaktivitas uap (void) positif.

Di dalam reaktor air didih selalu terdapat sejumlah uap di dalam terasnya. Karena air merupakan pendingin yang lebih efisien dan penyerap neutron yang lebih efektif daripada uap air, maka perubahan gelembung uap (void) di dalam pendingin akan menghasilkan perubahan reaktivitas teras reaktor. Rasio perubahan ini disebut dengan koefisien reaktivitas uap (void coefficient of reactivity). Nilai koefisien ini bergantung kepada komposisi teras reaktor. Bila koefisien ini bernilai negatif, maka peningkatan jumlah uap justru akan menurunkan reaktivitas reaktor (menurunkan laju reaksi pembelahan inti).

Pada reaktor yang menggunakan air sebagai pendingin dan moderator sekaligus, peningkatan gelembung uap akan menurunkan kemampuan memperlambat neutron yang diperlukan untuk terjadinya reaksi berantai, sehingga daya reaktor akan menurun akibat berkurangnya laju reaksi pembelahan inti. Inilah salah satu ciri keselamatan mendasar pada kebanyakan reaktor Barat.

Pada reaktor yang memiliki bahan pendingin dan moderator yang berbeda, peningkatan geleumbung uap air akan menurunkan kemampuan pendinginan reaktor, tetapi karena moderator tetap berfungsi maka reaksi berantai tetap berlanjut. Di dalam jenis reaktor semacam ini, misalnya RBMK, sifat penyerapan neutron yang ada pada air pendingin merupakan satu faktor penting dalam pengoperasian reaktor. Dalam hal ini, penurunan penyerapan neutron oleh pendingin air akibat meningkatknya jumlah gelembung uap, dan adanya neutron bebas, meningkatkan jumlah reaksi berantai. Hal ini akan meningkatkan reaktivitas reaktor.

Tentu saja koefisien reaktivitas uap ini hanya salah satu penentu terhadap koefisien reaktivitas reaktor secara keseluruhan, namun dalam hal reaktor Chernobyl, koefisien ini merupakan komponen yang dominan, khususnya pada saat reaktor beroperasi pada daya rendah. Pada saat kecelakaan terjadi, koefisien reaktivitas uap ini sangat positif sehingga tidak dapat dikompensasi oleh sistem pengendalian reaktivitas lainnya. Pada saat daya reaktor meningkat, lebih banyak gelembung dihasilkan yang mengakibatkan semakin sedikitnya serapan neutron oleh pendingin, dan akibatnya daya semakin meningkat karena semakin banyak terjadi reaksi berantai pembelahan inti. Proses demikian terus berlanjut hingga akhirnya daya reaktor meningkat dengan cepat sampai mencapai sekitar 100 kali daya terpasangnya.

Batang kendali dan keselamatan RBMK didesain untuk masuk ke dalam teras dari atas, kecuali 24 batang yang lebih pendek yang dimasukkan dari bawah yang digunakan untuk membuat distribusi daya lebih rata. Sebuah batang grafit yang disebut 'displacer' ditempelkan pada kedua ujung penyerap pada tiap batang, kecuali pada 12 batang yang digunakan untuk pengendalian otomatis. Dimensi batang dan displacer ditetapkan sehingga ketika batang ditarik keluar dari teras sepenuhnya displacer berada di tengah bagian aktif teras reaktor, dan air setinggi 1,25 m berada di atas dan di bawah displacerini. Pada saat ada sinyal pancung yang mengakibatkan semua batang yang terangkat penuh masuk ke dalam teras, keberadaan air di bagian bawah kanal bahan bakar yang menurun menimbulkan reaktivitas positif secara lokal di bagian bawah teras reaktor. Besarnya pengaruh 'positive scram' ini bergantung kepada distribusi kerapatan daya dan kondisi operasi reaktor.