1942 год. В условиях стремительно разворачивающейся войны Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача кажется практически невыполнимой, особенно с учетом ограниченного времени. Под руководством Курчатова в Москве начинается работа секретной Лаборатории №2, куда стекаются ведущие умы страны. Курчатов настаивает на привлечении к проекту двух специалистов: бескомпромиссного Фролова, который ранее открыл спонтанное деление ядра, и радиохимика Карповой, находящейся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. В то же время советская разведка активно ищет информацию о ядерных исследованиях за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, сумела передать в СССР важнейшие сведения об атомном проекте западных союзников. Таким образом, Советский Союз оказывается перед необходимостью обогнать Великобританию и США, чтобы установить ядерное равновесие в послевоенном мире.