1942 год. Лаврентий Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать научный коллектив для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача, поставленная в разгар войны, кажется практически невыполнимой из-за ограниченного времени. В Москве под руководством Игоря Курчатова начинает функционировать секретная Лаборатория №2, где собираются лучшие специалисты со всего Советского Союза. Курчатов настаивает на включении в команду двух выдающихся ученых: амбициозного и уверенного в себе Фролова, который ранее сделал открытие в области спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел относительно этих кандидатур, их всё же решают привлечь к проекту. В то же время советская разведка предпринимает усилия для получения необходимой научной информации из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и близкая подруга Фролова, успешно передает в СССР ценные сведения об атомных разработках союзников. С этого момента Советский Союз стремится догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в послевоенном мире.