В 1942 году Берия даёт указание своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду из ведущих учёных для создания первой советской атомной бомбы. Эта задача практически невыполнима из-за условий военного времени и жёстких временных рамок. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2, где собираются лучшие специалисты со всего Советского Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух учёных: самоуверенного и дерзкого Фролова, открывшего феномен спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая находится в Казахстане в ссылке. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел по поводу Фролова и Карповой, решение в их пользу всё же принимается. Параллельно с этим советская разведка активно добывает за рубежом необходимые для проекта научные сведения. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передаёт в СССР критически важные данные о ядерных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит нагнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в мире после войны.