1942 год. По указанию Берии, Всеволод Замятин получает задание сформировать научную группу для создания первой атомной бомбы в СССР. Действовать приходится в условиях войны и сжатыми сроками, что делает задачу практически невыполнимой. В Москве, под руководством Курчатова, начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2, где собираются выдающиеся ученые со всего Советского Союза. Курчатов уговаривает Замятина включить в проект двух специалистов: дерзкого и уверенного в себе Фролова, который ранее сделал открытие в области спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в Казахстане в ссылке. Несмотря на то, что у НКВД имеются сомнения относительно Фролова и Карповой, решено поддержать просьбу Курчатова. Параллельно с этим советская разведка предпринимает усилия для получения ключевой научной информации из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные сведения об атомной программе союзников. С этого момента у Советского Союза возникает необходимость догнать Великобританию и США в ядерной гонке, чтобы установить баланс сил в послевоенном мире.