В 1942 году Лаврентий Берия даёт поручение своему заместителю Всеволоду Замятину собрать группу учёных для разработки первой советской атомной бомбы. В условиях военного времени и сжатых сроков задача кажется невыполнимой.
В Москве под руководством Игоря Курчатова начинает работу секретная Лаборатория №2. В её состав входят лучшие умы страны.
Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух учёных: молодого и амбициозного Александра Фролова, который ранее открыл спонтанное деление ядра, и радиохимика Анну Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане.
Хотя Фролов и Карпова вызывают сомнения у руководства, их всё же включают в проект.
Одновременно с этим советская разведка работает над получением необходимой научной информации за рубежом.
Агенту Екатерине Лазаревой, бывшей физику и возлюбленной Фролова, удаётся передать в СССР важные данные об атомном проекте союзников.
Теперь Советскому Союзу необходимо догнать Великобританию и США, чтобы достичь ядерного паритета в послевоенном мире.