В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжаты, идёт война, и успех кажется почти невозможным.
Под началом Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2. В неё съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух человек: дерзкого 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. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, переправляет в СССР ключевые данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно сравняться в ядерной гонке с США и Великобританией.