1943 год. Берия поручает своему заместителю Всеволоду Павловичу Замятину собрать команду ученых, чтобы спроектировать первую советскую атомную бомбу. Сделать это в разгар войны и в сжатые сроки – задача практически невыполнимая. Под руководством Курчатова в Москве начинает работу секретная Лаборатория №2, сотрудниками которой становятся лучшие умы со всего Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двоих ученых: дерзкого и самоуверенного Фролова, который ранее открыл спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. И хотя Фролов и Карпова вызывают вопросы в Наркомате Внутренних дел, просьбу Курчатова решено выполнить.

Одновременно с этим советская разведка работает над тем, чтобы добыть необходимую для проекта научную информацию за рубежом. Агенту Екатерине Лазаревой, бывшему физику и возлюбленной Фролова, удается передать в СССР важнейшие данные об атомном проекте союзников. С этого момента Советскому Союзу необходимо догнать Великобританию и США, чтобы достичь ядерного равновесия в послевоенном мире.