В 1942 году, в разгар Второй мировой войны, Лаврентий Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать группу выдающихся ученых для разработки первой атомной бомбы в СССР. Несмотря на трудности военного времени и сжатые сроки, задача остается крайне сложной. В Москве под руководством Игоря Курчатова начинает работу засекреченная Лаборатория №2, где трудятся ведущие умы со всего Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух ученых: дерзкого и самоуверенного Фролова, прославившегося открытием явления спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая в это время находится в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения со стороны Наркомата внутренних дел, предложение Курчатова принимается. Одновременно с этим советская разведка активно ищет способы получения важных научных данных из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важную информацию о ядерных проектах союзников. С этого момента перед Советским Союзом стоит задача догнать Великобританию и США в ядерной гонке, чтобы обеспечить стратегическое равновесие в мире после войны.