В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идёт война – миссия кажется нереальной.
Под началом Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2. В неё съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных личностей: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на вопросы НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка добывает за рубежом vital information. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в СССР ценнейшие данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно сравняться в ядерной гонке с США и Великобританией.