В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду научных специалистов для разработки первой атомной бомбы в Советском Союзе. Выполнение этой задачи в условиях войны и сжатых сроков кажется невозможным. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2, в которую входят выдающиеся ученые со всего Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух специалистов: амбициозного и уверенного в себе Фролова, ранее открывшего спонтанное деление атомного ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в Казахстане в ссылке. Несмотря на то, что участие Фролова и Карповой вызывает сомнения у Наркомата Внутренних дел, просьба Курчатова принимается к исполнению. В то же время советская разведка активно работает над получением за рубежом необходимой научной информации для проекта. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР важные сведения об атомных разработках союзников. С этого момента Советский Союз стремится догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный баланс в послевоенном мире.