1942 год. Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Задача практически невыполнимая из-за разгара войны и ограниченных сроков. В Москве под руководством Курчатова начинает функционировать секретная Лаборатория №2, где лучшие умы со всего Союза объединяют усилия. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двоих выдающихся ученых: самоуверенного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел, их участие одобрено. В это же время советская разведка активно добывает научную информацию за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ключевые данные о зарубежных атомных разработках. Теперь Советский Союз стремится догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в послевоенном мире.