En 1938, un chimiste allemand découvre que, placé près de matières radioactives, un atome d'uranium se scinde en deux. Cette découverte lance une course scientifique qui s'étend sur trois continents. Tandis que des espions soviétiques s'infiltrent dans la communauté scientifique anglo-saxonne, un groupe de scientifiques dirigé par J.R. Oppenheimer se retranche sur le site isolé de Los Alamos.