В 1943 году, по заданию Берии, его заместитель Всеволод Замятин формирует группу учёных, чтобы разработать первую атомную бомбу для СССР. В условиях войны, ограниченных сроков и дефицита ресурсов, эта задача кажется почти невыполнимой. В Москве, под руководством Игоря Курчатова, начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2, где сосредотачиваются ведущие умы страны. По настоянию Курчатова к проекту присоединяются два выдающихся, но неоднозначных учёных: Фролов, открывший феномен спонтанного деления ядра, и Карпова, пребывающая в ссылке в Казахстане.
В это время советская разведка добывает жизненно важные сведения о западных ядерных исследованиях. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, передаёт в СССР информацию, которая может кардинально изменить ход ядерной гонки. Теперь перед страной стоит задача — догнать Англию и США, чтобы не уступить им в будущем ядерном противостоянии.
