Three Mile Island Nükleer Santrali, Harrisburg, Pennylvania, ABD bölgesinin yakınlarında bulunan ve 2 basınçlı su reaktörüne sahip bir nükleer santraldir. Kaza 2. ünitede 28 Mart 1979 yılında, reaktör %97 güç ile çalışırken saat 04:00'te meydana gelmiştir. İkincil çevrimde gerçekleşen önemi az bir arıza sonucu ilk çevrimin soğutucusunda sıcaklığın yükselmesine sebep olmuştur. Bu durumda reaktör otomatik olarak kapatılmıştır. Bu noktada basınç düşürme vanasının kapanmaması, ilk çevrimde bulunan soğutucunun kaybına ve bozunma ısısının uzaklaştırılamamasına sebep olmuştur. Çekirdek bu olay sonucu önemli derecede zarar görmüştür. Operatörler reaktörün bu planlanmamış kapanmasını iyi teşhis edememiş ve uygun bir şekilde tepki verememiştir. Eksik kontrol odası araçları ve yetersiz acil durum müdahale eğitimi kazanın temel sebepleri olarak görülmektedir.
Reaktörün kapatılmasından saniyeler sonra basınç düşürme vanası açılmış ve 10 saniye sonra kapanması beklenmiştir. Ancak vana açık kalmış, ilk çevrimdeki soğutucu suyun reaktör soğutucu atık tankına dolmasına sebep olmuştur. Operatörler vananın kapandığına inanmışlardır çünkü vananın o anki durumunu gösteren bir alet yoktur. Soğutucu kaybı sonucu, yüksek basınçlı pompalar reaktör sistemine su basmaya başlamıştır. su ve buharın basınç düşürme vanasından kaçması sonucu soğutma suyu basınçlayıcı birimine dolarak burada su seviyesinin yükselmesine sebep olmuştur. Operatörlerin aldığı eğitimde öğretildiği üzere operatörler basınçlayıcı su seviyesindeki artış üzerine yedek su akışını azaltmışlardır. Birinci çevrimde gerçekleşen su azalması sonucu buhar oluşumu artmış ve buhar-su karışımının pompalanması, reaktörün ana pompalarının şiddetli bir şekilde titreşmesine sebep olmuştur. Operatörler şiddetli titremelerin pompalara zarar verme ihtimali üzerine pompaları kapatmıştır. Soğutucu kaynamayı sürdürdükçe yakıt çubuklarının su ile teması kesilmiş ve aşırı derecede ısınmaya başlamışlardır. Bunun sonucunda yakıt çubukları zarar görmüş ve radyoaktif maddeler soğutucu suyuna karışmaya başlamıştır. Daha sonra basınç düşürme vanası kapatılmış ve soğutucu kaybı engellenmiştir. Sabah boyunca operatörler, içerdeki buharın yoğunlaşması için sisteme daha çok su eklemişlerdir. Öğleden sonraki zaman diliminde operatörler basıncı azaltıp düşük basınçlı soğutma sisteminin devreye girmesini ve acil durum su sisteminin sisteme girmesi için uğraşmışlardır. Akşam saatlerinde operatörler basıncı artırmak ve buhar baloncuklarını sönümlemek amacıyla yüksek basınç su enjeksiyon sistemini devreye almışlardır. 28 Mart akşamı reaktör pompaları devreye girerek reaktörün soğutma sistemi tekrar çalışmaya başlamıştır.
Reaktör soğutma sisteminde biriken radyoaktif gazlar ikincil bina içinde bir tank içinde birikmiştir. 29 ve 30 Mart tarihlerinde bu gazlar atık gaz bozunma tankına aktarılmıştır. Bu aşamada kompresörlerden bazı radyoaktif gazlar sızmış ancak bu gazların çoğu filtrelerde tutulmuş ve çevreye az miktarda radyasyon salınmıştır. Tahmin edilen toplam aktivite 370 PBq olarak belirlenmiştir. Yapılan çalışmalarda kaza sonucu çevreye salınan radyasyonun düşük ve sağlığa etki ettiği düşünülen radyasyon seviyesinden düşük bir değerde olduğu belirlenmiştir. Santrale 10 mil yakınlıkta yaşayan insanların aldığı ortalama doz 0.08 mSv olarak belirlenmiştir.