В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — сформировать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Работа в военное время и жёсткие сроки делали миссию почти невозможной. В Москве под началом Курчатова начинает действовать сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает, чтобы в команду вошли два человека: самоуверенный физик Фролов, открывший спонтанное деление ядра, и талантливый радиохимик Карпова, находящаяся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в проект.
Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом научные материалы по атомной теме. Бывший физик Екатерина Лазарева, некогда близкая с Фроловым, передаёт в СССР ценнейшие сведения о разработках союзников. С этого момента Советский Союз вступает в напряжённую гонку за ядерный паритет с США и Великобританией, от которого будет зависеть баланс сил в послевоенном мире.