В 1942 году Берия дает поручение своему заместителю Всеволоду Замятину собрать группу выдающихся ученых для создания первой советской атомной бомбы. Эта задача кажется почти невыполнимой, особенно учитывая разгар войны и жесткие временные ограничения. Под руководством Игоря Курчатова в Москве начинает функционировать строго засекреченная Лаборатория №2, в которой трудятся лучшие специалисты со всего Советского Союза. Курчатов убеждает Замятина привлечь к проекту двух выдающихся ученых: дерзкого и уверенного в себе Фролова, открывшего ранее спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, которая находилась в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения, возникшие у Наркомата Внутренних дел относительно Фролова и Карповой, руководство решает следовать предложению Курчатова. В то же время советская разведка активно занимается сбором необходимой научной информации за рубежом. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР важные данные о зарубежных атомных проектах. Теперь перед Советским Союзом стоит задача догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.