Cambridge/Massachusetts inmitten des 2. Weltkriegs. Stan Ulam (Philippe Tlokinski), ein 30-jähriger begabter polnisch-jüdischer Mathematiker, lebt hier mit seinem Bruder Adam. Die Nachrichten aus der polnischen Heimat werden immer düsterer, doch es ist für Stan unmöglich geworden, dorthin zurückzugehen und nach seiner Familie zu suchen.

Als Stan sein Stipendium in Harvard verliert, bietet ihm sein bester Freund, das ungarische Genie Johnny von Neumann (Fabian Kociecki), einen Job an, der ihn nach New Mexico führt. Stan zieht mit Françoise (Esther Garrel), einer Französin, die er nach einer rasanten Romanze heiratet, nach Los Alamos. Dort schließt er sich einer Gruppe von jungen, exzentrischen, charismatischen Wissenschaftlern an, um an dem streng geheimen Manhattan-Projekt zu arbeiten.

Hier in den weiten New Mexicos ist Stan an der Entwicklung einer Bombe beteiligt, die die Welt verändern wird, während er weiterhin verzweifelt versucht, seiner Schwester bei der Flucht aus dem von den Nazis besetzten Polen zu helfen.