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 это выглядит практически невозможно. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, в которую входят выдающиеся умы страны. Курчатов настаивает на включении в проект Фролова, самоуверенного ученого, ранее открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карповой, находящейся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. В то же время советская разведка активно пытается заполучить важные научные данные за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывшая физик и возлюбленная Фролова, успевает передать в Советский Союз ключевую информацию о ядерном проекте западных союзников. Таким образом, Советский Союз оказывается перед необходимостью стремительно догнать Великобританию и США, чтобы достичь ядерного равновесия в новом послевоенном мире.