В 1942 году, во время Второй мировой войны, Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача оказывается практически невыполнимой, так как требует быстрого выполнения в условиях войны. В Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2 под руководством Курчатова, в которую собираются лучшие специалисты страны. Курчатов убеждает Замятина привлечь дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в Наркомате Внутренних дел, к просьбе Курчатова прислушиваются. В то же время советская разведка активно ищет информацию о ядерных исследованиях за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывшая возлюбленная Фролова и физик, сумела передать в СССР значительные сведения о проекте союзников. Эта информация становится ключевой для Советского Союза, который теперь стремится достичь ядерного равновесия с Великобританией и США в послевоенном мире.