В 1942 году, в разгар Второй мировой войны, Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным задачу собрать группу ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Создание проекта в таких условиях представляется практически невозможным, но под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2. В нее входят выдающиеся умы страны, и Курчатов убеждает Замятина привлечь к работе двух ученых: уверенного в себе Фролова, который ранее сделал значительное открытие в области деления ядра, и радиохимику Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения представителей Наркомата Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. Параллельно с этим советская разведка активно пытается получить необходимые научные данные о ядерных разработках стран-союзников. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и бывшая возлюбленная Фролова, сумеет передать в СССР ключевую информацию о проекте атомной бомбы. С этого момента Советскому Союзу предстоит соревнование с Великобританией и США, чтобы достичь ядерного паритета в послевоенном мире.