1943 год. В самый разгар войны руководство Советского Союза сталкивается с новой стратегически важной задачей — разработкой собственного атомного оружия. Лаврентий Берия, понимая критическую значимость проекта, поручает своему заместителю Всеволоду Павловичу Замятину в кратчайшие сроки собрать лучших ученых страны, чтобы создать первую советскую атомную бомбу. Однако впереди их ждут непреодолимые трудности: жесточайший дефицит ресурсов, строгая секретность и постоянная угроза со стороны противника.
Для реализации этого сверхсекретного проекта в Москве создаётся Лаборатория №2, которой руководит выдающийся физик Игорь Курчатов. Он понимает: без талантливых и решительных специалистов успеха не добиться. Поэтому Курчатов настаивает на включении в команду двух выдающихся, но неудобных для власти учёных: дерзкого и самоуверенного физика Фролова, совершившего революционное открытие в области спонтанного деления ядра, и гениальной радиохимика Карповой, которая находится в ссылке в Казахстане. Однако сотрудники НКВД сомневаются в этих кандидатах — их прошлое неоднозначно, а взгляды далеки от идеологических норм. Тем не менее, Курчатову удаётся добиться их участия в проекте.
Тем временем разгорается ожесточённая разведывательная война. Советские агенты внедряются в международные научные структуры, пытаясь добыть секретные данные о ядерных исследованиях союзников. Среди них — Екатерина Лазарева, бывший талантливый физик, которой теперь приходится стать разведчицей. Она получает доступ к засекреченным материалам о ядерных разработках Великобритании и США и рискует жизнью, чтобы передать их в Москву. Однако её судьба неожиданно пересекается с прошлым — она и Фролов были влюблены друг в друга, но теперь оказались по разные стороны железного занавеса, что ведёт к непредсказуемым последствиям.
Гонка за ядерное превосходство становится вопросом выживания. Каждое решение, каждая ошибка может стать фатальной — не только для учёных и разведчиков, но и для будущего всей страны. США и Великобритания уже далеко впереди, и теперь Советскому Союзу предстоит невозможное — догнать и обойти их, прежде чем первый атомный взрыв изменит ход истории. Смогут ли они преодолеть все испытания, сохранить человечность и успеть создать оружие, которое определит судьбу мира?