En Pologne, pendant la Guerre froide, Wiktor, un musicien et Zula, une chanteuse vivent une histoire d'amour passionnée. Wiktor tente de persuader Zula de le suivre à Paris pour fuir le régime Stalinien.
1942, Nouveau Mexique. Stan Ulam, mathématicien polonais, rejoint un groupe secret de chercheurs venus du monde entier pour collaborer à la création de la bombe à hydrogène.