В 1942-м Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу: собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки немыслимо сжаты, идёт война. В Москве под началом Курчатова формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает, чтобы к работе подключили двух человек: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом научные материалы по атомной теме. Бывший физик и некогда возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, успешно переправляет в СССР ценнейшие данные о разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно ликвидировать отставание от США и Великобритании, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.