Из разрушенного реактора в течение первых 10 дней после аварии было выброшено более 40 различных видов радионуклидов. Для анализа последствий аварии имеют значение в первую очередь йод (J-131), цезий (Cs-137) и стронций (в основном Sr-90). На сегодняшний день считается, что в атмосферу попало около 50% содержавшегося в реакторе йода и 30% цезия.
Выделявшиеся при горении графитовой оболочки горячие газы подняли радиоактивные вещества на высоту более 1500 метров. Различные погодные условия в первые дни после аварии привели к тому, что радиоактивность широко распространилась вплоть до территорий Скандинавии, Польши, Прибалтики, а также южной Германии, северной Франции и Англии.

В Беларуси, России и на Украине местами прошли ливневые дожди, что привело к очень неравномерному распределению радионуклидов. Так, например, в Гомельской области Беларуси, на северо-востоке от Чернобыля, часть территорий была загрязнена в той же степени, что и зона в непосредственной близости от реактора. Украинский город Народичи был разделен выпадением радиоактивных осадков на две половины: чистую западную и сильно загрязненную восточную. "Пятна" сильного радиационного загрязнения часто соседствуют со слабозагрязненными территориями. Поэтому особо важную роль играют карты местного радиоактивного загрязнения. Они могут быть полезны при хозяйственном использовании территорий.

С точки зрения радиационного загрязнения йод, с периодом полураспада 8 дней, был наиболее опасным радиоактивным элементом в первые недели после аварии. В Беларуси в течение первой недели после аварии измерения почти повсеместно указывали на повышенное содержание радиоактивного йода. Человеческий организм не делает различия между радиоактивным и естественным стабильным йодом и накапливает радиоактивный йод в основном в щитовидной железе.

Радиоактивный цезий с периодом полураспада 30 лет является на сегодняшний день наиболее распространенным изотопом. От 125 000 до 146 000 кв.км считаются сегодня загрязненными радиоактивным цезием. Кроме того, опасность долговременного радиоактивного загрязнения несут в себе стронций (Sr-90) с периодом полураспада 29 лет и плутоний (Pu-241), включая его продукты распада. Некоторые из них распадутся на половину только через 24 000 лет.

Последствия Чернобыльской аварии для окружающей среды нельзя сводить только к пространственному распределению зон радиоактивного загрязнения. Радиоактивные цезий, стронций и плутоний все больше распространяются по цепочке: Почва – Растение – Животное/Человек. Другими путями территориального распространения радионуклидов являются эрозия почвы под воздействием ветра, лесные пожары, а также сельскохозяйственное использование земель и миграция радионуклидов в речных водах.