В 1942 году Берия обращается к своему заместителю Всеволоду Замятину с просьбой собрать команду выдающихся ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Это задание кажется почти невозможным, учитывая, что идет война и сроки крайне ограничены. В Москве, под руководством Курчатова, начинает функционировать секретная Лаборатория №2, где объединяются лучшие научные умы со всего Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух талантливых ученых: амбициозного Фролова, ранее открывшего феномен спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая в это время находится в ссылке в Казахстане. Несмотря на то, что их участие вызывает сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова принимается к исполнению. Параллельно советская разведка стремится заполучить за границей ключевые научные сведения, необходимые для проекта. Агент Екатерина Лазарева, которая является физиком и возлюбленной Фролова, успешно передает в СССР ценнейшую информацию о ядерных исследованиях союзников. С этого момента перед Советским Союзом стоит задача догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный баланс в мире после войны.