Pada tahun 1957 sistem penyejukan di salah satu tangki yang mengandungi sekitar 70-80 tan sisa radioaktif cair gagal dan tidak diperbaiki. Suhu di dalamnya mula meningkat, mengakibatkan penyejatan dan letupan kimia sisa kering, yang terdiri terutamanya daripada amonium nitrat dan asetat (lihat bom minyak amonium nitrat-bahan bakar). Letupan itu, pada 29 September 1957, dianggarkan mempunyai kekuatan sekitar 70-100 tan TNT,[10] melemparkan penutup konkrit seberat 160 tan ke udara.[8] Tidak ada kecedaraan langsung akibat letupan itu, tetapi letupan itu melancarkan sekitar 20 MCi (800 PBq) radioaktiviti.[11] Sebaagian besar pencemaran ini menetap berdekatan lokasi kemalangan dan menyumbang kepada pencemaran Sungai Techa, tetapi sebuah plum yang mengandungi 2 MCi (80 PBq) radionuklid tersebar sejauh ratusan kilometer.[12] Kawasan yang sebelumnya tercemar di sekitar kawasan terjejas termasuk sungai Techa, yang sebelumnya telah menerima 2.75 MCi (100 PBq) sisa yang sengaja dibuang, dan Tasik Karachay, yang telah menerima 120 MCi (4,000 PBq).[7]

Dalam sepuluh hingga sebelas jam berikutnya, awan radioaktif itu bergerak ke arah timur laut, mencapai 300–350 km (190–220 bt) dari kemalangan itu. Luruhan awan itu meyebabkan pencemaran jangka panjang di sebuah kawasan lebih daripada 800 hingga 20,000 km2 (310 hingga 7,720 bt2), bergantung pada tahap pencemaran yang dianggap penting, terutamanya dengan cesium-137 dan strontium-90.[7] Kawasan ini biasanya dikatakan sebagai East-Ural Radioactive Trace (EURT).[13]