Per registrare una colonna sonora unica ed inimitabile che potesse accompagnare le intense scene di Chernobyl, il compositore Hildur Guðnadóttir si è recato presso la centrale elettrica dismessa di Ignalina in Lituania, dove è stato girato gran parte dello show, per registrare suoni ambientali unici con l'aiuto dello specialista di registrazione sonora Chris Watson e del produttore Sam Slater.
Poi i tre, una volta tornati in studio, hanno ascoltato per ore ed ore le registrazioni, campionandone i suoni. Guðnadóttir ha composto la maggior parte della musica per la colonna sonora di Chernobyl utilizzando questi campionamenti. Jóhann Jóhannsson, il celebre compositore, avrebbe dovuto musicare la miniserie ma in seguito alla sua scomparsa prematura Guðnadóttir, collaboratore ed amico di vecchia data, ha scelto di prendere il posto di Jóhannsson.
Le riprese, che hanno preceduto di qualche mese la composizione della colonna sonora da parte di Guðnadóttir, sono iniziate il 13 maggio 2018 a Fabijoniškės, in Lituania e sono durate sedici settimane; nello specifico, l'area degli appartamenti del quartiere residenziale è stata utilizzata come location per le scene di evacuazione. Il regista Johan Renck ha pesantemente criticato la quantità di finestre moderne, di stile variegato e accattivante, ma non si è preoccupato di toglierle digitalmente in post-produzione.
Il cast e la troupe si sono trasferiti nel comune distrettuale di Ignalina alla fine di marzo per le riprese sia esterne che interne dell'omonima centrale nucleare, un impianto dismesso che a volte viene definito "la sorella di Chernobyl" a causa della somiglianza estetica. All'inizio di giugno, infine, la produzione si è trasferita in Ucraina per girare le scene finali minori.