1943 年夏，苏联领导人了解到德国物理学家在制造原子弹方面取得的成就。苏联特工弗兰斯-哈特曼被委以重任，负责获取有关制造这种能够改变战争进程的新型武器的秘密信息。哈特曼展开了一系列复杂的行动，德国情报局长瓦尔特·施伦堡卷入其中，而德国科学天才沃纳·海森堡也在他的关注之下。同时，盖世太保介入，派遣“德国外交部”的女特工多丽来监视哈特曼。此时的莫斯科，才华横溢的物理学家伊戈尔·库尔查托夫领导的苏联原子弹项目也在加紧推进。