В 1942 году, в разгар Второй мировой войны, Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду из выдающихся ученых для создания первой советской атомной бомбы. Эта невероятно сложная задача должна быть выполнена в условиях военного времени и в крайне сжатые сроки. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, где собираются ведущие научные умы Советского Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух выдающихся специалистов: дерзкого и самоуверенного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая в данный момент находится в ссылке в Казахстане. Хотя их участие вызывает вопросы у Наркомата Внутренних дел, просьбу Курчатова решено удовлетворить. В это время советская разведка активно занимается получением необходимой научной информации из-за границы. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ключевые данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в мире после войны.