В 1942 году, в разгар Великой Отечественной войны, Лаврентий Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду выдающихся ученых для создания первой советской атомной бомбы. Эта задача кажется почти невыполнимой из-за ограниченных сроков и сложных условий. В Москве, под руководством Игоря Курчатова, начинает работу строго засекреченная Лаборатория №2, куда стекаются лучшие научные умы со всего Советского Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух ученых: самоуверенного Фролова, известного открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел по поводу Фролова и Карповой, принято решение удовлетворить просьбу Курчатова. В это же время советская разведка предпринимает усилия по сбору зарубежной научной информации, необходимой для проекта. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные сведения об атомных исследованиях союзников. С этого момента Советский Союз стремится догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в послевоенном мире.