1942 год. Берия поручает Всеволоду Замятину, его заместителю, сформировать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Задача осложнена военным временем и необходимостью действовать быстро. В Москве под началом Курчатова начинает функционировать секретная Лаборатория №2, где собираются ведущие специалисты из разных уголков страны. Курчатов уговаривает Замятина включить в проект двух ученых: Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, которая на тот момент находилась в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел по поводу этих кандидатур, их принимают в команду. Параллельно советская разведка стремится получить за границей необходимые научные сведения. Екатерина Лазарева, агент и бывший физик, а также бывшая возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные данные о ядерных разработках союзников. Теперь перед Советским Союзом стоит задача настигнуть Великобританию и США в гонке за ядерное равновесие в послевоенном мире.