Действие сериала «Атом» происходит в самый разгар Второй мировой войны. В это время в Советском Союзе начинают активно готовиться к созданию атомной бомбы. Лаврентий Берия, один из самых могущественных людей в стране, поручает своему ближайшему заместителю, Замятину, срочно организовать проект, который должен стать ключевым элементом будущей военной мощи СССР. Для этого необходимо собрать команду лучших ученых и предоставить им все возможные ресурсы для того, чтобы начать работы над созданием ядерного оружия. Во главе нового, крайне секретного проекта в Москве встает Игорь Курчатов, один из самых выдающихся физиков того времени. Он обладает не только гениальностью, но и сильным характером, способным справиться с политическими и личными трудностями. Курчатов сразу понимает, что для успешной работы ему необходимо окружить себя талантливыми и преданными специалистами. Так, в его команду попадают амбициозный физик Фролов и радиохимик Карпова, чьи знания и опыт должны стать неотъемлемой частью всего проекта. Однако в прошлом Карпова была осуждена и сослана в Казахстан, и для того чтобы продолжить работу, её необходимо вернуть в Москву. Этот процесс становится непростой задачей, поскольку она находится в тюрьме, и власти не намерены просто так отпускать её.
Для этого ученым предстоит воспользоваться помощью разведчиков, работающих в различных уголках страны. Одной из таких разведчиц становится Екатерина Лазарева, опытный агент и бывшая возлюбленная Фролова. Она не только способна преодолеть многочисленные барьеры, чтобы вернуть Карпову свободу, но и получить важнейшие документы, которые могут значительно ускорить разработку атомной бомбы в СССР. Эти документы содержат расчеты и данные, полученные западными учеными, которые могут стать ключом к созданию ядерного оружия на территории СССР. В них скрываются секреты, которые крайне важны для ученых, работающих над проектом, и именно Екатерина Лазарева становится тем звеном, которое соединяет не только ученых с нужной информацией, но и их личные судьбы. Возвращение Карповой и получение секретных документов становятся важными вехами на пути к разработке атомной бомбы, но также они ставят ученых перед сложными моральными выборами.
В частности, личные интересы и научное сообщество сталкиваются с политическими играми и репрессиями. Тем временем советские разведчики и другие участники проекта начинают понимать, что их жизнь находится под угрозой, а каждый шаг может стать решающим для успеха всей операции. Внутренние противоречия и личные драмы переплетаются с событиями, которые могут изменить ход мировой истории. С каждым днем Курчатов и его команда все сильнее запутываются в сетях политических интриг. От их работы зависит не только судьба проекта, но и будущее всей страны.
