В 1942 году Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным задачу собрать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. В условиях войны и под давлением времени эта миссия кажется практически невозможной. Под руководством Курчатова в Москве открывается секретная Лаборатория №2, куда приглашаются выдающиеся специалисты со всего Союза. Курчатов настаивает на привлечении в проект двух ученых: самоуверенного Фролова, который первым открыл спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова выполняется. В то же время советская разведка активно ищет информацию о ядерных разработках за пределами страны. Агент Екатерина Лазарева, бывшая физик и любовница Фролова, удачно передает в СССР ключевые сведения о атомном проекте союзников. Это событие становится критическим для Советского Союза, которому необходимо догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерное равновесие в послевоенном мире.