В 1942 году, в разгар Второй мировой войны, Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать группу выдающихся ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача оказывается чрезвычайно сложной из-за ограниченных сроков и военной обстановки. Под руководством Игоря Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, в которую входят лучшие умы со всего Советского Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух ученых: самоуверенного и дерзкого Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. Одновременно с этим советская разведка предпринимает усилия для получения необходимой научной информации из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные данные о ядерных разработках союзников. С этого момента Советский Союз оказывается перед задачей догнать США и Великобританию, чтобы обеспечить ядерный баланс в мире после войны.
