В разгар Второй мировой войны, в 1942 году, Берия дает задание своему заместителю, Всеволоду Замятину, организовать группу выдающихся ученых для разработки первой атомной бомбы в Советском Союзе. Задача осложняется недостатком времени и ресурсами в условиях военных действий. В Москве, под руководством Курчатова, формируется секретная Лаборатория №2, где начинают работать ведущие специалисты из различных уголков Союза. Курчатов настойчиво предлагает Замятину привлечь к проекту двух талантливых ученых: самоуверенного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая пребывает в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел по поводу этих кандидатов, Курчатов получает согласие на их участие. Параллельно советская разведка прилагает усилия для получения критически важной информации из-за границы. Агент Екатерина Лазарева, бывшая физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ценные сведения о ядерных разработках союзников. С этого момента перед Советским Союзом стоит задача догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный баланс в послевоенном мире.