Charlie Isaacs et sa famille arrivent à Los Alamos, au milieu du désert américain. Là, la sécurité est au niveau maximum. En effet, ils arrivent pour travailler au sein du complexe militaire secret et ultraprotégé où les ingénieurs et scientifiques travaillent sur la conception de la première bombe atomique du monde. En pleine Seconde Guerre mondiale, alors que les Etats-Unis endurent de lourdes pertes sur le front Pacifique, d'importants moyens sont déployés pour créer l'arme ultime qui fera capituler l'ennemi.

Tourmenté par sa relation avec Sid, Frank tente de sauver ses compagnons. Liza se rapproche des Isaacs.

La communauté pleure l'un des siens. De nouvelles mesures de sécurité perturbent le travail des scientifiques.

L'arrivée d'un invité de marque à Los Alamos jette le trouble sur la communauté. Frank est accaparé par son passé.

Une violente dispute éclate entre Frank et Charlie. Les autorités lancent alors une enquête sur Babbit.

Helen et Charlie se renseignent sur un réacteur nucléaire. Frank cherche à obtenir des conseils médicaux.

Helen et Charlie doivent faire face à une situation de crise. Liza et Frank aident la famille de Paloma.

Charlie et Franck s'interrogent sérieusement sur l'avenir de leurs projets. Abby prend des risques.

Charlie et Frank font équipe pour sauver leur projet. Frank fait appel à un interlocuteur inhabituel.

Une inconnue vient chercher des réponses à Los Alamos. Abby se demande si elle a fait les bons choix.

Frank Winter est sur le point de triompher. Une nouvelle en provenance de l'étranger relance la chasse aux espions.

Il revient à Reed Akley d'identifier et de corriger les défauts de la bombe. Ce faisant, il met en péril sa propre vie.

Frank reçoit une proposition en or, qui pourrait bouleverser son existence. L'armée met la pression sur Charlie.

A Los Alamos, la conception de la bombe progresse. Il est désormais question d'organiser un essai grandeur nature. Charlie, dont la position a évolué, tient maintenant un rôle important dans la mise au point de cette arme inédite.

Frank découvre les raisons pour lesquelles il a été retenu captif au sein d'une prison militaire. Charlie et Abby font un pas vers la réconciliation. De son côté, Jim Meeks médite sur les conséquences du sabotage qu'il s'apprête à commettre.

Tandis que Lizza se retrouve confrontée au colonel Emmett Darrow, Abby découvre un secret qui concerne Oppenheimer, qui dirige le laboratoire de Los Alamos.

Robert Oppenheimer place Charlie dans une situation délicate. En effet, le responsable des équipes de recherche n'hésite pas à sacrifier les individus si cela peut faire avancer son projet. Charlie joue serré, alors que les services secrets continuent de harceler les savants, à la recherche de taupes éventuelles.

Frank Winter, qui a été longtemps détenu en prison à cause de son double jeu mené sur le site secret, a enfin été libéré, notamment grâce à Liza. Il est maintenant revenu sur le site de recherche et tente de regagner l'influence qu'il avait perdue. Le projet Manhattan progresse néanmoins.

Le colonel Darrow accentue la pression sur les savants qui travaillent à la création de la bombe atomique, mais en vain. Parallèlement, le mariage d'Abby et de Charlie Isaacs semble de plus en plus fragile...

Le désir d'enfant de Jeannie pourrait être déçu en raison de l'irradiation de Fritz. Le petit Pablo, le fils d'Ortiz, est capable d'identifier Meeks. Nora se montre sans pitié, prête à tout pour éviter que l'affaire soit éventée. La recherche de l'espion connaît un dénouement tragique quand Jeannie comprend le double jeu de Meeks...

Tandis que le projet vascille et semble de plus en plus menacé, Charlie se tourne vers un partenaire improbable pour lui demander de l'aide...

Quelques jours avant la première explosion nucléaire. Tous les protagonistes de cette terrible aventure, désireux de laisser leur trace dans l'histoire de l'humanité, complotent en secret. Il est question de larguer la bombe sur le Japon. Pas sur une cible militaire, comme prévu initialement, mais sur une ville, afin que le nombre des victimes soit maximal...

Le compte à rebours pour le largage de la première bombe atomique a commencé. Frank Winter tente toujours de mettre la main sur l'espion soviétique qui a l'intention de tout faire capoter. Mais il est temps pour les scientifique du projet de quitter le site pour se rendre là où l'histoire s'écrit...