29 сентября 1957 года произошла серьезная авария на химкомбинате «Маяк», который находился в закрытом городе «Челябинск-40». С 1954 года город назывался Озерск, но его название в советское время употреблялось только в секретной переписке, поэтому авария и получила название «кыштымской» по ближайшему к Озёрску городу Кыштым, который был обозначен на картах.
Это была первая в СССР радиационная авария. Произошел взрыв емкости с радиоактивными отходами, которая представляла собой цилиндр из нержавеющей стали в бетонной рубашке. Во взорвавшейся емкости содержалось около 80 м³ высокорадиоактивных ядерных отходов. Взрывом, оцениваемым в десятки тонн в тротиловом эквиваленте, ёмкость была разрушена, бетонное перекрытие толщиной 1 метр весом 160 тонн отброшено в сторону, в атмосферу было выброшено около 20 млн кюри радиоактивных веществ. Часть радиоактивных веществ были подняты взрывом на высоту 1-2 км и образовали облако, состоящее из жидких и твёрдых аэрозолей. В течение 10-11 часов радиоактивные вещества выпали на протяжении 300-350 км в северо-восточном направлении от места взрыва (по направлению ветра). В зоне радиационного загрязнения оказалась территория нескольких предприятий комбината «Маяк», военный городок, пожарная часть, колония заключённых и далее территория площадью 23 000 км² с населением 270 000 человек в 217 населённых пунктах трёх областей: Челябинской, Свердловской и Тюменской. Сам Челябинск-40 не пострадал. 90 % радиационных загрязнений выпали на территории химкомбината «Маяк», а остальная часть рассеялась дальше.
В ходе ликвидации последствий аварии 23 деревни из наиболее загрязнённых районов с населением от 10 до 12 тысяч человек были отселены, а строения, имущество и скот уничтожены. Для предотвращения разноса радиации в 1959 году решением правительства была образована санитарно-защитная зона на наиболее загрязнённой части радиоактивного следа, где всякая хозяйственная деятельность была запрещена, а с 1968 года на этой территории образован Восточно-Уральский государственный заповедник. Для ликвидации последствий аварии привлекались сотни тысяч военнослужащих и гражданских лиц, получивших значительные дозы облучения.
Правительственная комиссия, образованная в ноябре 1957 года, провела обследования и установила, что населённые пункты Русская Караболка, Юго-Конёво, Алабуга и посёлок Коневского вольфрамового рудника находятся в районе интенсивного загрязнения. Принято решение об отселении более 4 тысяч жителей загрязнённой зоны и запашке расположенных в полосе загрязнения 25 тыс. га пахотных земель.
В 1958-1959 годах в населённых пунктах, подвергшихся радиационному загрязнению, специальные механизированные отряды произвели ликвидацию и захоронение строений, продовольствия, фуража и имущества жителей. После аварии на всей территории ВУРСа ввели временный запрет на хозяйственное использование территории.
Социально-экологические последствия аварии оказались очень серьёзными. Тысячи людей были вынуждены покинуть места своего проживания, многие другие остались жить на загрязнённой радионуклидами территории в условиях долговременного ограничения хозяйственной деятельности. Положение значительно осложнялось тем, что в результате аварии радиоактивному загрязнению подверглись водоёмы, пастбища, леса и пашни.
В течение длительного времени в Советском Союзе об этой крупной аварии ничего не сообщалось. Сведения скрывались официальными властями от населения страны и от жителей Уральского региона, оказавшегося в зоне радиоактивного загрязнения. За рубежом факт аварии 1957 года на Урале стал известен скоро. Впервые об аварии в СССР сообщила 13 апреля 1958 года копенгагенская газета «Берлингске Туденде». Но это сообщение оказалось неточным. В нём утверждалось, что произошла какая-то авария во время советских ядерных испытаний в марте 1958 года. Природа аварии не была известной, но она, как сообщалось в этой газете, вызвала радиоактивные выпадения в СССР и близлежащих государствах. Несколько позже в докладе Национальной лаборатории США, расположенной в Лос-Аламосе, появилось предположение, что в Советском Союзе якобы произошёл ядерный взрыв во время больших военных учений. Спустя 20 лет в 1976 году учёный-биолог Жорес Медведев сделал первое краткое сообщение об аварии на Урале в английском журнале «Нью-Сайентист», вызвавшее на Западе большой резонанс. В 1979 году Медведев издал в США книгу под названием «Ядерная катастрофа на Урале», в которой приводились некоторые подлинные факты, касающиеся аварии 1957 года.
В СССР факт взрыва на химкомбинате «Маяк» впервые подтвердили в июле 1989 года на сессии Верховного Совета СССР. Затем были проведены слушания по этому вопросу на совместном заседании комитета по экологии и комитета по здравоохранению Верховного Совета СССР с обобщённым докладом первого заместителя министра атомной энергетики и промышленности СССР Бориса Никипелова. В ноябре 1989 года международная научная общественность была ознакомлена с данными о причинах, характеристиках, радиоэкологических последствиях аварии на симпозиуме МАГАТЭ. На этом симпозиуме с основными докладами об аварии выступали специалисты и учёные химкомбината «Маяк».