В годы Великой Отечественной войны и сразу после неё Урал стал мощным научно-технологическим кластером военно-промышленного комплекса. Концентрация эвакуированных в годы войны предприятий и научных институтов, а также удаленность от границ СССР, стали причиной учреждения на Урале предприятий атомной промышленности, связанных с производством ядерного оружия и компонентов для него.
Одним из таких предприятий стал заложенный еще в 1945 году химический комбинат №817, расположенный в закрытом городе Челябинск-40 (ныне – ПО «Маяк» в г. Озёрск Челябинской области). В 1948 году тут был пущен первый в СССР промышленный атомный реактор, комбинат приступил к выработке оружейного плутония – «начинки» для первых советских атомных бомб. Работы велись под личным руководством «отца» советского атомного оружия, трижды Героя Социалистического труда Игоря Курчатова. В частности, Игорь Васильевич собственноручно ввел реактор в эксплуатацию и лично контролировал его работу, не считаясь с риском для здоровья (неоднократно подвергался переоблучению в связи с технологическими сбоями).
Радиоактивные отходы производства первоначально просто сбрасывались в реку Теча и в пойму заболоченного озера Карачай – знание об опасности ядерных отходов в то время еще не сформировалось. Специальное хранилище жидких атомных отходов было построено позднее – оно представляло собой несколько десятков огромных металлических ёмкостей (свыше 250 кубометров каждая), установленных в заглубленных в землю железобетонных «ваннах». Толщина бетонной опалубки, изготовленной из высокопрочных марок цемента – около полутора метров. Сверху ёмкость была закрыта железобетонной «крышкой» толщиной полтора метра и весом около 160 тонн. Внутри ёмкостей была установлена система трудопроводов, по которым циркулировала вода. Атомные отходы, представлявшие собой смесь нитратно-ацетатных соединений, из-за постоянно протекающих химических реакций с выделением тепла нуждались в постоянном принудительном охлаждении.
По неизвестной причине (чаще всего называется выход из строя той самой внешней системы охлаждения) одна из ёмкостей подверглась чрезвычайному перегреву. Природа произошедшего взрыва так же дискуссионна: чаще всего его причиной называют взрыв выпарившихся нитратных и ацетатных солей. Взрыв произошел 29 сентября 1957 года, его мощность оценивается 100 тонн в тротиловом эквиваленте (проще говоря – как два вагона взрывчатки). 160-тонная железобетонная «крышка» ёмкости была отброшена вверх и в сторону на несколько десятков метров. Над аварийным хранилищем поднялся столб жидких отходов, и юго-западным ветром это облако радиоактивных аэрозолей было смещено в северо-восточном направлении. По названию ближайшего населенного пункта происшествие впоследствии было названо "Кыштымской аварией".
Более 90% радиоактивных отходов выпало в виде осадков тут же, на территории предприятия, и лишь 10% были разнесены ветром в сторону Каменского района Свердловской области, образовав так называемый Восточно-Уральский радиоактивный след. В атмосферу было выброшено около 20 млн Кюри радиоактивных веществ (для сравнения: при аварии на Чернобыльской АЭС – 40 млн Кюри). В зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа были отселены 23 населенных пункта. Радиоактивному загрязнению подверглись водоёмы, пастбища, леса и пашни. Были исключены из оборота свыше 100 тысяч гектар сельскохозяйственных земель. В ликвидации последствий катастрофы принимали участие десятки тысяч мобилизованных граждан, давших подписку о неразглашении.
Изучение последствий атомной катастрофы – первой в СССР – дало богатый материал для ученых. В Челябинске немедленно был учрежден филиал Ленинградского НИИ радиационной гигиены, а в зоне наибольшего воздействия радиации выделен Восточно-Уральский радиационный заповедник. Ученые получили обширный материал, позволяющий делать выводы о воздействии радиации на растения, животных и человека. На протяжении десятилетий проходили исследования и получены данные о влиянии радиации на сельское хозяйство: растениеводство и животноводство. Эти данные позволяют делать вывод и о влиянии тактического ядерного оружия на состояние территорий, где оно может быть применено.