Cambridge, EUA, 1942. Stan Ulam é um talentoso matemático judeu polonês de 30 anos, um bon vivant bonito que é rápido com uma piada. A vida de Stan se complica quando ele perde sua bolsa em Harvard, mas seu melhor amigo, o gênio húngaro Johnny von Neumann, rapidamente lhe oferece um emprego misterioso que o leva ao Novo México. Stan se muda para Los Alamos com Françoise, uma mulher francesa que ele conhece e se casa após um romance turbulento. Cercado por jovens cientistas imigrantes excêntricos e carismáticos, Stan começa um trabalho ultrassecreto em uma bomba nuclear que pode explodir o mundo inteiro. Enquanto tenta desesperadamente ajudar sua irmã a fugir da Polônia ocupada pelos nazistas, Stan se junta a Johnny para criar o primeiro computador que dá origem à era digital, enquanto a Europa explode em chamas.