1942 год. Берия дает задание Всеволоду Замятину создать первую советскую атомную бомбу. В условиях войны и ограниченных сроков это кажется невозможным. В Москве под руководством Курчатова начинает действовать секретная Лаборатория №2, где собираются ведущие ученые страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух специалистов: Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел, их кандидатуры одобрены. Параллельно советская разведка стремится получить за границей данные, необходимые для проекта. Екатерина Лазарева, агент и бывший физик, влюбленная в Фролова, успешно передает в СССР ценные сведения о ядерных разработках союзников. Теперь задача Советского Союза — догнать Великобританию и США в гонке за ядерное равновесие в послевоенном мире.