Несмотря на эти разногласия, 29 августа делегация МАГАТЭ во главе с генеральным директором МАГАТЭ Рафаэлем Гросси отправилась из Вены на ЗАЭС. В связи с логистическими трудностями, связанными с проездом через исключительно украинскую территорию, Гросси вел переговоры с российской и украинской сторонами о безопасном проезде. Безопасный проезд инспекторов МАГАТЭ был омрачен интенсивным обстрелом Энергодара, сопровождавшимся украинскими высокоточными ударами и атаками со стороны ЗАЭС из российских РСЗО "Град". Россия также распространяла дезинформацию о неизбежном нападении Украины на ЗАЭС: 1 сентября министерство обороны России заявило, что оно заметило шестьдесят украинских штурмовиков вблизи ЗАЭС и использовало свои ВВС для предотвращения нападения Украины на ЗАЭС, которое совпало с визитом МАГАТЭ.152 3 сентября Министерство обороны России повторило эти предупреждения и заявило, что российские вертолеты и истребители помешали 250 украинским морским пехотинцам на 20 кораблях захватить ЗАЭС.153 Эти сообщения были подорваны противоречивыми российскими сообщениями, которые варьировались от 7 до 40 украинских катеров, а также выпуском постановочного видео с "мертвыми украинскими силами" вблизи ЗАЭС.154 Удар 3 сентября по Днепровской линии электропередачи, которая была последней действующей линией электропередачи 750 кВ на ЗАЭС, нарушил подачу электроэнергии, но, тем не менее, было достигнуто соглашение о том, чтобы оставить на станции двух из первоначальных шести инспекторов МАГАТЭ. В итоге 6 сентября МАГАТЭ опубликовало доклад, в котором обвинило Россию в нарушении всех "семи столпов" ядерной безопасности. Совет управляющих МАГАТЭ 15 сентября принял резолюцию, против которой выступили только Россия и Китай, призывающую Россию покинуть ЗАЭС.
Выводы МАГАТЭ относительно ЗАЭС подверглись резкой критике как с российской, так и с украинской стороны. Небензя выразил разочарование тем, что МАГАТЭ прямо не обвинило Украину в обстреле ЗАЭС, и предупредил, что "если провокации со стороны киевского режима продолжатся, нет никакой гарантии, что не будет серьезных последствий".155 Хотя Зеленский был удовлетворен упоминанием о российской военной оккупации ЗАЭС в отчете МАГАТЭ, украинские чиновники были обеспокоены эффективностью инспекций МАГАТЭ. Присутствие российских военных и сотрудников Росатома рядом с инспекторами МАГАТЭ, запрет на посещение украинских и иностранных СМИ во время визита делегации МАГАТЭ и невозможность МАГАТЭ посетить "кризисный центр" ЗАЭС вызвали особое беспокойство в Киеве.156 Высокопоставленный чиновник из Запорожья назвал визит МАГАТЭ "заранее спланированным и срежиссированным шоу" и выразил обеспокоенность тем, что Россия убедила членов делегации в том, что за обстрелом ЗАЭС стоит Украина.157 Поскольку визит МАГАТЭ не смог вывести ситуацию из тупика, рекомендация США о "контролируемой остановке" ЗАЭС получила поддержку среди украинских официальных лиц. 11 сентября шестой энергоблок ЗАЭС был отключен, что открыло путь к остановке ЗАЭС и переводу ее в холодное состояние.
