1942-й. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, ресурсов не хватает. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда свозят лучших специалистов страны.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: гениального, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и талантливую радиохимика Карпову, отбывающую ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик и агент Екатерина Лазарева, когда-то близкая с Фроловым, передает СССР ключевые данные об атомных исследованиях союзников. Теперь СССР нужно успеть за США и Британией, чтобы не отстать в гонке за ядерное превосходство.