В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Это чрезвычайно сложная задача, учитывая, что она должна быть выполнена в разгар войны и в очень сжатые сроки. Под руководством Курчатова в Москве начинает свою деятельность секретная Лаборатория №2, в которой собираются лучшие умы со всего Союза. Курчатов настаивает, чтобы Замятин включил в проект двух специалистов: амбициозного и самоуверенного Фролова, который ранее открыл феномен спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на опасения Наркомата Внутренних Дел по поводу Фролова и Карповой, просьбу Курчатова удовлетворяют. В то же время советская разведка стремится заполучить необходимую научную информацию из-за рубежа. Агента Екатерину Лазареву, в прошлом физика и возлюбленную Фролова, удается передать в СССР ключевые сведения об атомном проекте союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерное равновесие в мире после войны.
