В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать команду специалистов для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача, требующая выполнения в разгар войны и в условиях жесточайших временных ограничений, казалась почти невыполнимой. В Москве, под руководством Курчатова, начинает действовать засекреченная Лаборатория №2, в которой работают выдающиеся ученые со всего Советского Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух выдающихся специалистов: смелого и уверенного в себе Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радикально мыслящую радиохимика Карпову, которая находится в ссылке в Казахстане. Несмотря на то, что участие Фролова и Карповой вызывает сомнения у Наркомата внутренних дел, просьбе Курчатова решают дать ход. В то же время советская разведка активно добывает необходимую для проекта научную информацию за границей. Екатерина Лазарева, агент и бывший физик, а также возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные данные об атомных разработках союзников. Теперь Советский Союз должен догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в мире после войны.