В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать группу ученых для разработки первой атомной бомбы в Советском Союзе. Это практически невыполнимая задача, учитывая, что она должна быть решена в разгар войны и в максимально сжатые сроки. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать сверхсекретная Лаборатория №2, в которой собираются ведущие специалисты со всего Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух выдающихся ученых: дерзкого и уверенного в себе Фролова, первооткрывателя спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел в отношении Фролова и Карповой, просьба Курчатова удовлетворяется. Параллельно с этим советская разведка предпринимает усилия по получению важной научной информации из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно доставляет в СССР ключевые сведения о ядерных разработках союзников. С этого момента Советский Союз стремится догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в послевоенный период.