Historien i Kampen om det tunge vand udspiller sig i løbet af optakten, udbruddet og afslutningen af 2. Verdenskrig. Vi følger de centrale kampe om, hvem der først får udviklet atomvåben. Den tyske nobelprisvinder i fysik, Werner Heisenberg, får til opgave at udvikle atombomben for nazisterne og har brug for tungt vand, som kun fremstilles af Norsk Hydro ved Vemork, til reaktoren han skal bygge.
Per-Olav Sørensen, Petter Rosenlund
Kasper Idland
Julie Smith
Fredrik Kayser
Kurt Diebner
Emil Leeb
Joachim Rønneberg
Bjørn Henriksen
Claus Helberg
Knut Haukelid
Major Decker
Werner Heisenberg
Elisabeth Heisenberg