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, но приказ не обсуждается. Под началом Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает, чтобы в команду взяли двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Их кандидатуры вызывают споры в НКВД, но учёному удаётся настоять на своём. Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом нужные проекту данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая любовь Фролова, передаёт в Союз ценнейшие сведения об атомных разработках союзников. Теперь СССР должен любой ценой догнать США и Великобританию, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.