Sekelompok orang dewasa muda Amerika, Chris (Jesse McCartney), kekasihnya Natalie (Olivia Taylor Dudley), dan teman mereka Amanda (Devin Kelley), bepergian ke seluruh Eropa. Mereka berhenti di Kiev, Ukraina untuk mengunjungi saudara Chris, Paul (Jonathan Sadowski) sebelum berangkat ke Moskow dimana Chris bermaksud untuk menunjuk Natalie. 

Setelah bermalam di kota, Paul menyarankan agar mereka melakukan tur "ekstrem" dan "jalan setapak" dari kota Prypiat yang ditinggalkan yang berada di bawah bayang-bayang Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Chernobyl, lokasi bencana nuklir yang terkenal. Paul menjelaskan secara singkat bahwa pada tanggal 26 April 1986, Reaktor # 4 di pabrik meledak setelah mengalami kehancuran besar-besaran. Ledakan itu terjadi pada pukul 1:23 pagi, sementara kota tetangga Pripyat tertidur. Dua pekerja tewas seketika. Kebakaran terjadi beberapa jam kemudian, namun kerusakannya dilakukan saat radiasi dari reaktor yang hancur menyapu tanaman dan seluruh pedesaan. Hampir semua pekerja dan pemadam kebakaran yang memadamkan api meninggal akibat keracunan radiasi dalam beberapa jam sampai beberapa hari. 40 jam kemudian, penduduk Pripyat diperintahkan untuk dievakuasi oleh pemerintah Soviet, dan sebagian besar tidak pernah kembali; Pada saat itu, banyak penduduk telah mengalami berbagai tingkat keracunan radiasi. 

(Semua benar) Kelompok ini bergabung dengan beberapa backpacking, seorang Norwegia bernama Zoe (Ingrid Bolso Berdal) dan pacarnya dari Australia bernama Michael (Nathan Phillips). 

Kelompok enam orang tersebut pada awalnya menolak akses ke Prypiat oleh militer Ukraina karena radiasi yang masih ada yang dipancarkan dari pabrik yang ditutup, namun pemandu tur Ukrain mereka, Uri (Dimitri Diatchenko) membawa mereka ke van melalui tempat cek yang tidak berawak dan berhutan. Dalam perjalanan, mereka berhenti di sebuah sungai di mana mereka menemukan seekor ikan besar bermutasi dengan gigi besar yang mati di sisi sungai. Saat kelompok tersebut kembali ke van, sejumlah ikan serupa terlihat di bawah air keruh yang menyerang sepotong dendeng Uri yang mulai dilemparkan sebelumnya. 

Mereka menghabiskan beberapa jam menjelajahi kota yang ditinggalkan, yang merupakan rumah bagi pekerja Chernobyl dan keluarga mereka sebelum mereka dipaksa untuk mengungsi semalam. Saat Uri membawa mereka ke gedung apartemen, dia mendengar suara berisik. Ketika dia perlahan-lahan pergi untuk menyelidiki, seekor beruang keluar dari ruangan yang berdekatan dan melarikan diri. Takut, rombongan meninggalkan gedung. Komentar Uri atas kejadian tersebut, Memberitahu kelompok bahwa dia telah datang ke Chernobyl selama lima tahun untuk memberikan tur pribadi dan selalu melihat seekor anjing atau serigala tapi tidak pernah beruang. 

Saat kelompok tersebut bersiap untuk pergi, Uri menemukan bahwa kabel di vannya telah dikunyah dan mencoba memberi radio bantuan tanpa hasil. Saat malam tiba, kelompok tersebut mulai berdebat dan membubuhi kesalahan. Suara terdengar di luar dan Uri keluar dengan senter dan pistol, ditemani oleh Chris. Tembakan terdengar dan Paul kehabisan untuk menyelidiki, hanya untuk kembali dengan Chris yang kakinya telah sangat dianiaya, tampaknya oleh anjing yang menyerang van. Kelompok-kelompok itu tetap berada di dalam van sepanjang malam. 

Keesokan paginya, Paul, Michael, dan Amanda pergi mencari Uri, yang menurut Chris, diambil oleh "mereka" sementara Paul dan Zoe tetap berada di belakang van untuk menjaga Chris yang terluka. Mereka mengikuti jejak darah untuk menemukan mayat Uri yang dimutilasi di kompleks bawah tanah. Mereka mengambil pistolnya dan menyeimbangkan kontra Geiger dan hampir tidak lolos dari sekelompok makhluk mutan (perantau awam yang terlihat setengah manusia yang mengalami luka bakar akibat radiasi). Mereka kembali ke van, berencana untuk mendaki ke pos pemeriksaan terdekat tapi Chris tidak bisa menggerakkan kakinya. Chris dan Natalie tetap berada di belakang van sementara yang lainnya pergi untuk mendapatkan pertolongan. 

Kelompok tersebut menemukan sekelompok kendaraan modern yang ditinggalkan di tempat parkir dan menemukan sebuah bus dengan lubang peluru keluar dari dalamnya. Di dalam bus mereka juga menemukan senjata yang pecah dan seragam penjaga berdarah. Michael menemukan kabel pengganti untuk van, jadi mereka kembali ke kendaraan mereka. Setelah dikejar oleh anjing mutan, mereka mencapai van pada malam hari dan menemukannya robek dan membalik. Natalie ' S video kamera mengungkapkan dia dan Chris diambil oleh mutan. 

Mereka pergi mencari dua tapi akhirnya dikejar oleh lebih banyak mutan. Selama melarikan diri mereka menemukan Natalie yang trauma dan menyelamatkannya. Ketika kelompok tersebut berada di tempat terbuka, mereka mulai mencari tahu di mana pos pemeriksaan lain di dekatnya adalah dengan menggunakan peta yang Michael dapatkan