1942 год. По поручению Берии его заместитель Всеволод Замятин формирует группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Работа в условиях войны и жестких временных ограничений кажется почти невозможной. В Москве под руководством Курчатова начинает действовать засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты со всей страны. Курчатов добивается включения в команду двух ученых: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в казахстанской ссылке радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры были утверждены.
Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом научные материалы, необходимые для проекта. Бывший физик и возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, успешно передает в СССР критически важные данные об атомных разработках союзников. С этого момента Советский Союз вступает в гонку за достижение ядерного паритета с Великобританией и США, что должно определить баланс сил в послевоенном мире.