В 1942 году Берия поручает своему заместителю, Всеволоду Замятину, собрать группу ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача кажется практически невыполнимой, учитывая, что идет война и сроки крайне сжаты. В Москве, под руководством Курчатова, начинает функционировать секретная Лаборатория №2, которая объединяет выдающихся специалистов со всего Советского Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух выдающихся ученых: дерзкого и самоуверенного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на обеспокоенность Наркомата Внутренних дел по поводу этих кандидатов, просьба Курчатова принимается. Параллельно советская разведка активно ищет возможность заполучить за рубежом критически важную для проекта научную информацию. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ключевые данные об атомной программе союзников. Теперь Советский Союз стоит перед необходимостью догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.