1942 год. Берия дает задание Всеволоду Замятину создать первую советскую атомную бомбу. В условиях войны и ограниченных сроков это кажется невозможным. В Москве под эгидой Курчатова начинает действовать секретная Лаборатория №2, собравшая ведущих ученых страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух специалистов: Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на подозрения со стороны Наркомата Внутренних дел, их кандидатуры утверждают. В то же время советская разведка стремится получить за рубежом секретные данные для проекта. Екатерина Лазарева, бывший физик и любовь Фролова, успешно передает в СССР информацию о ядерных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит догнать Великобританию и США в гонке за ядерное равновесие после войны.