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 невыполнимой.
В Москве под руководством Курчатова начинает действовать секретная Лаборатория №2. В неё съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на вопросы НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка добыёт за рубежом vital информацию. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в СССР ценнейшие данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу нужно догнать США и Великобританию, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.