В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать группу специалистов для создания первой советской атомной бомбы. Эта задача кажется почти невыполнимой, учитывая, что работа должна быть выполнена в разгар войны и в ограниченные сроки. В Москве начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2 под руководством Курчатова, куда привлекаются выдающиеся умы со всего Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух ученых: дерзкого и самоуверенного Фролова, ранее открывшего феномен спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на то что Наркомат Внутренних дел выражает сомнения относительно Фролова и Карповой, просьба Курчатова получает одобрение. Параллельно советская разведка предпринимает усилия по получению необходимой научной информации из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ценные данные об атомных разработках союзников. С этого момента перед Советским Союзом стоит задача догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в послевоенном мире.