Сериал "Бомба" переносит нас в напряженные события 1941 года, когда жизнь студента Ивана Гучкова кардинально меняется. Все начинается с неожиданной встречи с майором Лобановым, который видит в нем потенциала для работы на советскую разведку. Иван становится ключевой фигурой в операции по получению информации о секретной разработке атомного оружия США.
После того как советская разведка узнает о проекте "Х" - заводе по производству обогащенного урана, решается отправить Ивана на объект в Неваду. Для маскировки его личности и биографии, Иван превращается в Стенли Либера - курсанта-морпеха, считавшегося пропавшим без вести. В новой роли он должен жениться на Шейле, невесте Либера.
Иван и Шейла начинают совместную жизнь, полную опасностей и испытаний. Они становятся близки, но Иван не забывает о своей настоящей жизни и невесте Лике, оставшейся в блокадном Ленинграде. Однако судьба разведчика непредсказуема: сначала арестовывают Шейлу, а затем и Ивана, которые депортируются обратно в СССР.
Возвращение на родину оборачивается для Ивана настоящим испытанием. Ему предстоит пройти через множество трудностей, прежде чем он сможет найти тех, кто ему дорог, и продолжить свою миссию по поиску информации о разработке атомного оружия.