В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача кажется практически невыполнимой, особенно в условиях войны и сжатых сроков. Под руководством Курчатова в Москве начинается работа секретной Лаборатории №2, куда собираются ведущие умы страны. Курчатов настоятельно рекомендует Замятину привлечь к проекту двух ученых: смелого и амбициозного Фролова, который открыл спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. В то же время советская разведка ищет способы получить важные научные данные из-за границы. Агент Екатерина Лазарева, ранее работавшая физиком и бывшая возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критическую информацию об атомном проекте союзников. С этого момента Советскому Союзу необходимо не только догнать, но и сравниться с Великобританией и США, чтобы достичь ядерного равновесия в послевоенном мире.