1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в разгар войны и в сжатые сроки собрать команду ученых для создания первой советской атомной бомбы. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда привлекают лучших специалистов со всей страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух неоднозначных фигур: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Бывший физик Екатерина Лазарева, некогда возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР критически важные данные об атомных проектах союзников. Теперь перед советскими учеными стоит историческая миссия — в кратчайшие сроки догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.