В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду учёных для создания первой атомной бомбы в Советском Союзе. Реализация этого проекта во время войны и в условиях жестких временных рамок представляет собой почти невыполнимую задачу. Под руководством Курчатова в Москве начинает свою деятельность секретная Лаборатория №2, куда привлекаются лучшие специалисты со всего Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух учёных: дерзкого и самоуверенного Фролова, известного открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в изгнании в Казахстане. Несмотря на то что кандидатуры Фролова и Карповой вызывают сомнения у Наркомата внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. Параллельно советская разведка занимается добычей критически важной научной информации за границей. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передаёт в СССР ключевые сведения об атомных разработках союзников. С этого момента Советский Союз стремится догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.