1942-й. В самый разгар войны Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки сжатые, условия тяжелые, но другого выбора нет. В Москве под началом Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда отбирают самых талантливых специалистов.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и Карповой, сосланной в Казахстан радиохимика. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Тем временем советская разведка добывает за рубежом ценнейшие сведения. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевую информацию о разработках союзников. Теперь главная цель — нагнать США и Великобританию, чтобы обеспечить ядерный паритет в будущем мире.