В 1942 году Берия поручает своему заместителю, Всеволоду Замятину, сформировать команду ученых для создания первой советской атомной бомбы. Задача кажется почти невыполнимой, учитывая, что это происходит в разгар войны и с крайне ограниченными сроками. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, где собираются лучшие ученые со всего Советского Союза. Курчатов убеждает Замятина включить в команду двух специалистов: дерзкого и самоуверенного Фролова, который ранее сделал важное открытие в области спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на вопросы, возникающие у Наркомата Внутренних дел относительно Фролова и Карповой, руководство соглашается с предложением Курчатова. В это же время советская разведка пытается добыть за границей необходимую для проекта научную информацию. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР важные данные о ядерных проектах союзников. Теперь Советский Союз должен настичь Великобританию и США, чтобы установить ядерное равновесие в мире после войны.