1942 год. Берия поручает Замятину сформировать команду ученых для разработки первой атомной бомбы СССР. Сделать это в условиях войны и сжатых сроков — крайне сложная задача. Под руководством Курчатова в Москве создается секретная Лаборатория №2, в которую входят выдающиеся 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. Параллельно советская разведка занимается сбором необходимой научной информации за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, передает в СССР критически важные данные о ядерной программе союзников. Это становится ключевым моментом, позволяющим Советскому Союзу стремиться к ядерному равновесию с Великобританией и США в послевоенное время.