В 1942 году Берия поручает своему заместителю, Всеволоду Замятину, сформировать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Задача крайне сложная, особенно в условиях войны и ограниченных сроков. Под кураторством Курчатова в Москве начинает действовать секретная Лаборатория №2, где собраны ведущие научные умы из разных уголков Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух выдающихся ученых: дерзкого и самоуверенного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворена. Параллельно советская разведка предпринимает усилия по сбору необходимой научной информации за границей. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ключевые данные об атомных разработках союзников. Отныне Советский Союз должен не отставать от Великобритании и США, чтобы установить ядерное равновесие в послевоенном мире.
