В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать группу научных специалистов для разработки первой советской атомной бомбы. Выполнить это задание в условиях войны и в кратчайшие сроки представляется практически невозможным. Под началом Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, куда приглашаются выдающиеся ученые со всего Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух специалистов: самоуверенного Фролова, ранее открывшего феномен спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая находится в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел, решено выполнить просьбу Курчатова. Тем временем советская разведка предпринимает усилия для получения необходимой научной информации из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР важные сведения об атомных разработках союзников. С этого момента для Советского Союза становится критически важным догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерное равновесие в мире после войны.
