В разгар Второй мировой войны, в 1942 году, Лаврентий Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать группу ведущих научных специалистов для разработки первой атомной бомбы в Советском Союзе. Эта задача кажется почти невыполнимой из-за ограниченного времени и военных условий. Под руководством Игоря Курчатова в Москве начинает функционировать строго засекреченная Лаборатория №2, объединяющая выдающихся ученых со всех уголков Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух ключевых фигурантов: амбициозного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая в это время находится в ссылке в Казахстане. Несмотря на то, что Фролов и Карпова вызывают беспокойство в Наркомате внутренних дел, просьба Курчатова принимается. Параллельно советская разведка стремится получить необходимую информацию за границей. Екатерина Лазарева, агент и бывший физик, а также возлюбленная Фролова, успешно передает в страну критически важные данные об атомных исследованиях союзников. С этого момента Советский Союз вступает в гонку, чтобы догнать Великобританию и США в стремлении к ядерному паритету в мире после войны.
