1942 год. Берия поручает Всеволоду Замятину собрать команду ученых для разработки первой советской атомной бомбы в условиях войны и ограниченного времени. Под руководством Курчатова в Москве открывается секретная Лаборатория №2, где собираются лучшие умы страны. Курчатов настаивает на включении в проект дерзкого Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карповой, находящейся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения в их кандидатурах, просьба Курчатова удовлетворяется. В это время советская разведка активно ищет информацию о ядерных разработках за границей. Агент Екатерина Лазарева, бывшая возлюбленная Фролова и физик, получает возможность передать в СССР важные данные о проекте союзников. Это становится решающим моментом, так как Советскому Союзу необходимо быстро догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерное равновесие в послевоенном мире. Время поджимает, и успех зависит от смелости и гениальности команды ученых.