В 1942 году, на фоне Второй мировой войны, Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Это амбициозное задание предполагает сжатые сроки и сталкивается с множеством трудностей. Под руководством Игоря Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, в которой работают ведущие специалисты страны. Курчатов настаивает на привлечении в проект двух ученых: смелого и самоуверенного Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карповой, находящейся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения со стороны Наркомата Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. Параллельно с этим советская разведка активно ищет пути для получения зарубежной научной информации. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, передает в СССР ценнейшие сведения об атомном проекте союзников. С этого момента Советскому Союзу предстоит стремиться к тому, чтобы догнать Великобританию и США и установить ядерное равновесие в послевоенном мире.