В 1942 году, в условиях войны, Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину собрать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта амбициозная цель должна быть достигнута в невероятно сжатые сроки. В Москве, под руководством Курчатова, создается секретная Лаборатория №2, где начинают работать выдающиеся умы со всего СССР. Курчатов убеждает Замятина принять в проект дерзкого физика Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая отбывает ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел относительно этих кандидатов, просьба Курчатова выполняется. В это время советская разведка активно занимается сбором зарубежной научной информации, необходимой для проекта. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает важные данные об атомных разработках союзников. Советский Союз теперь должен ускорить свои усилия, чтобы догнать Великобританию и США в ядерной гонке послевоенного мира.
