В 1942 году, в самый разгар войны, Берия поручает Замятину, своему заместителю, организовать группу выдающихся ученых для создания первой атомной бомбы в Советском Союзе. Этот проект, несмотря на его кажущуюся невыполнимость в условиях ограниченного времени и ресурсов, начинает реализовываться под руководством Курчатова в Москве в секретной Лаборатории №2. Замятин, следуя совету Курчатова, включает в команду двух выдающихся исследователей: дерзкого и самоуверенного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая на тот момент находится в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел относительно этих ученых, решение Курчатова поддерживают. Параллельно советская разведка предпринимает усилия по получению критически важной научной информации из-за границы. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и близкая знакомая Фролова, успешно передает в СССР ценные сведения об атомных изысканиях союзников. В результате Советский Союз начинает гонку за ядерным паритетом с Великобританией и США, которая определит баланс сил в послевоенном мире.