В 1942 году Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. В условиях войны и ограниченных сроков задача кажется практически невыполнимой. Под руководством Курчатова в Москве начинает функционировать секретная Лаборатория №2, в которую входят выдающиеся умы страны. Курчатов настаивает на том, чтобы в проект были включены два спорных ученых: самоуверенный Фролов, открывший спонтанное деление ядра, и радиохимик Карпова, находящаяся в ссылке в Казахстане. Несмотря на некоторые сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова выполняется. В то же время советская разведка активно работает над сбором необходимых научных данных за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывшая любовница Фролова и физик, добивается успеха, передавая в СССР критически важную информацию об атомном проекте союзников. С этого момента Советский Союз оказывается под давлением, стремясь догнать Великобританию и США для достижения ядерного равновесия в послевоенной реальности.