В 1942 году Лаврентий Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду из ведущих ученых для разработки первой атомной бомбы в СССР. Эта задача оказывается почти невыполнимой, учитывая сложные военные условия и ограниченные сроки. В Москве под руководством Игоря Курчатова начинает свою деятельность секретная Лаборатория №2, куда приглашаются лучшие научные таланты из разных уголков Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух выдающихся специалистов: амбициозного Фролова, известного открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая в то время находится в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата внутренних дел по поводу этих ученых, просьба Курчатова удовлетворяется. Параллельно с научными разработками, советская разведка активно стремится получить необходимую информацию о зарубежных ядерных проектах. Благодаря усилиям агента Екатерины Лазаревой, бывшего физика и возлюбленной Фролова, удается передать в СССР ключевые сведения о разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в мире после войны.