Москва. 6 августа 1945 года. В Лаборатории №2 АН СССР, которой заведует Игорь Васильевич Курчатов, отмечают свадьбу двух молодых физиков: Анны Галеевой и Кирилла Муромцева. Вечером Курчатова без объяснения причин тайно забирает НКВД

У выпущенного по амнистии талантливого физика Михаила Рубина завязываются отношения с кастеляншей Соней, но переводить их на серьёзный уровень он не намерен. Он приходит к Курчатову и внезапно просит отправить его обратно в лагерь

Курчатовцы пытаются вычислить критическую массу урана. Учёных торопят под угрозой расстрела. При неверных расчётах запуск цепной реакции может привести к взрыву. Кирилл и Аня настаивают на осторожности. Рубин предлагает пойти на опасный эксперимент

У Кирилла случилось озарение. Ему пришла идея отказаться от проверенного американского горизонтального котла в пользу оригинальной вертикальной конструкции. Муромцеву предстоит убедить в состоятельности своей идеи коллег-оппонентов из университета

Рубин и коллеги на полигоне в Сарове никак не могут добиться идеальной конструкции заряда. Рубин в отчаянии ищет ошибки в расчётах. Харитон предлагает провести детальнейшую фотосъёмку, чтобы увидеть взрыв изнутри, и вызывает специалиста по детонации

При последнем испытательном взрыве Ян выбежал на полигон, обгорел и попал в больницу. Рубин пытается найти способ заставить его бороться за жизнь. Анна возмущена поведением коллег, которые пренебрегают мерами защиты от радиации

Рубин и Ольга на свидании забывают о времени и еле-еле успевают вернуться к построению заключённых. Аня обеспокоена нормами безопасности в связи с радиацией в зоне реактора. Кирилл при всех выражает несогласие с её мнением. Их брак, похоже, рушится