В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идет война — миссия кажется нереальной. 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. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в проект. Параллельно разведка добыет за рубежом ценнейшие данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая любовь Фролова, передает СССР секреты ядерной программы союзников. Теперь Советскому Союзу нужно срочно догнать США и Великобританию, чтобы обеспечить равновесие сил в грядущем послевоенном мире.