1942 год. Берия поручает заместителю Всеволоду Замятину сформировать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта задача становится особенно сложной из-за войны и ограниченных сроков. Под руководством Курчатова в Москве открывается секретная Лаборатория №2, куда приглашаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух ученых: смелого Фролова, который открыл 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 научные данные за границей. Агент Екатерина Лазарева, ранее физик и бывшая возлюбленная Фролова, передает в СССР критически важную информацию о ядерном проекте союзников. Это становится решающим шагом для Советского Союза в стремлении достичь ядерного равновесия с Великобританией и США после войны.