1942 год стал решающим для советской науки и обороны. Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать группу ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача оказывается крайне сложной, особенно в условиях войны и ограниченного времени. В Москве открывается секретная Лаборатория №2 под руководством Игоря Курчатова, в которую входят выдающиеся специалисты со всего Союза. Курчатов удается убедить Замятина привлечь к проекту двоих непростых ученых: самоуверенного Фролова, который ранее открыл спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в их компетентности, решение Курчатова принимается к исполнению. В это время советская разведка активно работает над получением информации о ядерных исследованиях западных союзников. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные данные о чужих атомных проектах. С этого момента Советский Союз сталкивается с необходимостью настигнуть Великобританию и США для достижения ядерного равновесия в послевоенном мире.