В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — сформировать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Работа в военных условиях и жёсткие сроки делали миссию почти невозможной. В Москве под началом Игоря Курчатова начинает действовать засекреченная 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. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом научные материалы. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в СССР ценнейшие данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит не отстать от США и Великобритании, чтобы в грядущем мире сохранить стратегический паритет.
