1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сжатые сроки и военные условия делали замысел почти нереальным. В Москве под началом Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются ведущие специалисты страны.
Курчатов настаивает на привлечении двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Параллельно разведка добывает зарубежные разработки. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, переправляет в СССР ценнейшие сведения об атомных исследованиях союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерный паритет с США и Британией.