В разгар 1942 года Берия поручает заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду ученых с целью создания первой атомной бомбы в Советском Союзе. Этот вызов кажется почти невыполнимым из-за продолжающейся войны и сжатых сроков. Курчатов возглавляет секретную Лабораторию №2 в Москве, где собираются выдающиеся умы со всего Союза. Он убеждает Замятина включить в проект двух ученых: амбициозного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая в это время находится в ссылке в Казахстане. Хотя в Наркомате Внутренних дел возникают сомнения по поводу Фролова и Карповой, просьбу Курчатова решают удовлетворить. В это же время советская разведка занимается сбором важной научной информации из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ценные данные о ядерных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в мире после войны.
