В 1942 году, в самый разгар войны, Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать команду выдающихся ученых для создания первой советской атомной бомбы. Выполнение этой задачи в условиях жестких временных рамок кажется невероятным. В Москве, под руководством Курчатова, начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2, куда приглашаются ведущие специалисты со всего Советского Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух ученых: Фролова, уверенного в себе исследователя, ранее обнаружившего феномен спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, в то время находящуюся в Казахстане в ссылке. Несмотря на возникшие у Наркомата Внутренних дел сомнения относительно Фролова и Карповой, просьба Курчатова удовлетворена. В то же время советская разведка предпринимает усилия для получения важной научной информации за рубежом. Екатерина Лазарева, агент и бывший физик, а также возлюбленная Фролова, успешно передает в Советский Союз ценные сведения об атомных разработках союзников. Теперь перед Советским Союзом стоит задача догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в мире после войны.