В 1942 году Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным задачу собрать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы, что в условиях войны становится почти невыполнимым испытанием. Под руководством Игоря Курчатова в Москве открывается секретная Лаборатория №2, в которую входят лучшие умы страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух своеобразных ученых: самоуверенного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на возникшие сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова получает одобрение. Параллельно, советская разведка прилагает усилия для получения нужной научной информации из-за границы. Агент Екатерина Лазарева, которая ранее была физиком и имела роман с Фроловым, успешно передает важные данные о атомном проекте союзников. Это событие ставит перед Советским Союзом срочную задачу — достичь ядерного равновесия с Великобританией и США в послевоенный период.