1942 год. Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину сформировать группу ученых для разработки первой атомной бомбы в СССР. Это сложнейшая задача, учитывая, что работа предстоит в условиях войны и в крайне сжатые сроки. В Москве начинает функционировать засекреченная Лаборатория №2 под руководством Курчатова, куда привлекаются ведущие специалисты со всего Союза. Курчатов настаивает на включении в проект двух ученых: дерзкого и уверенного в себе Фролова, прославившегося открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на вопросы со стороны Наркомата Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворена. Одновременно советская разведка активно занимается сбором критически важной научной информации за границей. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ключевые данные по атомному проекту союзников. С этого момента Советский Союз стремится догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.
