В 1942 году Берия даёт распоряжение своему заместителю Всеволоду Замятину собрать группу выдающихся учёных для разработки первой советской атомной бомбы. Организовать это в военное время и в ограниченные сроки — почти невыполнимая задача. В Москве под руководством Курчатова начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2, куда привлекаются лучшие специалисты со всего СССР. Курчатов настойчиво предлагает Замятину включить в проект двух важных учёных: смелого и самоуверенного Фролова, который ранее сделал открытие в области спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая находится в ссылке в Казахстане. Хотя Наркомат Внутренних дел выражает сомнения по поводу Фролова и Карповой, просьба Курчатова удовлетворена. Параллельно советская разведка предпринимает усилия по получению критически важной научной информации из-за границы. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передаёт в СССР ценные сведения об атомных исследованиях союзников. С этого момента Советскому Союзу предстоит догонять Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в послевоенном мире.