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 открывается секретная Лаборатория №2. Туда приглашают лучших специалистов 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 разведка добыет за рубежом ценнейшие данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передает в СССР секреты атомного проекта союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит догнать США и Великобританию, чтобы добиться ядерного паритета в грядущем послевоенном мире.