В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать коллектив ученых для создания первой атомной бомбы в Советском Союзе. Это почти невыполнимая задача, учитывая, что работа должна вестись в условиях войны и в крайне сжатые сроки. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, куда приглашаются ведущие исследователи со всего Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух специалистов: талантливого, но самоуверенного физика Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в Казахстане по политическим мотивам. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел относительно этих ученых, просьба Курчатова удовлетворена. Параллельно советская разведка прилагает усилия, чтобы получить необходимую научную информацию из-за границы. Благодаря агенту Екатерине Лазаревой, бывшему физику и возлюбленной Фролова, удается передать в Союз ключевые данные об атомных исследованиях союзников. Это ставит Советский Союз перед необходимостью догнать Великобританию и США для установления ядерного баланса в послевоенном мире.