В 1942 году Берия поручает Всеволоду Замятину сформировать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. В условиях войны и ограниченных сроков задача кажется почти невыполнимой. Под руководством Курчатова в Москве создается секретная Лаборатория №2, куда привлекаются ведущие специалисты со всего Союза. Курчатов настаивает на включении в проект Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карповой, находящейся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. В это время советская разведка активно ищет необходимые данные о ядерных разработках за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, передает в СССР ключевую информацию о атомном проекте союзников. Это становится поворотным моментом для Советского Союза, который стремится достичь ядерного равновесия с Великобританией и США в послевоенный период.