В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идёт война – миссия кажется нереальной.
Под началом Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2. В неё приглашают лучших специалистов страны. Курчатов настаивает, чтобы в команду вошли два человека: самоуверенный физик Фролов, открывший спонтанное деление ядра, и сосланный в Казахстан радиохимик Карпова. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом нужные данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, успешно передаёт в СССР ценнейшие сведения об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно сравняться в ядерной гонке с США и Великобританией, чтобы обеспечить равновесие в грядущем послевоенном мире.