1942-й. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания советской атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, ресурсов не хватает. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда свозят специалистов со всей страны.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик и любовь Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР критически важные данные об атомных исследованиях союзников. Теперь Советам нужно успеть за США и Британией, чтобы в грядущем мире сохранить баланс сил.