В разгар войны, в 1942 году, Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать команду ученых для создания первой советской атомной бомбы. В условиях сжатых сроков и военного времени эта миссия кажется почти невыполнимой. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется секретная Лаборатория №2, куда привлекают лучших специалистов со всей страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух ключевых фигур: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и талантливой радиохимика Карповой, находящейся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры были одобрены.
Параллельно советская разведка активно работает над добычей зарубежных научных данных. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные сведения об атомных разработках союзников. С этого момента Советский Союз вступает в напряженную гонку, стремясь достичь ядерного паритета с Великобританией и США, чтобы обеспечить себе равные позиции в послевоенном мире.