В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идет война, и успех кажется почти невозможным. В Москве под руководством Курчатова формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на включении в команду двух ярких личностей: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их утверждают. Параллельно разведка добывает за рубежом vital информацию. Бывший физик и возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевые данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно догнать США и Великобританию, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.