В 1942 году Лаврентий Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину организовать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Это задание, выполненное в разгар войны и в крайне сжатые сроки, казалось практически невыполнимым. В Москве под руководством Игоря Курчатова начинает работу секретная Лаборатория №2, в которую входят лучшие научные умы страны. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух выдающихся ученых: дерзкого и самоуверенного Кирилла Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Нину Карпову, находившуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в Наркомате Внутренних дел по поводу участия Фролова и Карповой, их просьбу Курчатова решено удовлетворить. Параллельно советская разведка активно собирает необходимые научные данные за рубежом. Агенту Екатерине Лазаревой, бывшему физику и бывшей возлюбленной Фролова, удается передать в СССР важные сведения об атомном проекте союзников. С этого момента Советский Союз ставит перед собой задачу догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерное равновесие в послевоенном мире.