В разгар войны, 1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным почти невозможную цель — собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжаты, ресурсов катастрофически не хватает. Под началом Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает, чтобы в команду взяли двух неоднозначных личностей: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом vital information. Бывший физик и возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, успешно передает в Союз ценнейшие данные об атомной программе союзников. Теперь СССР должен любой ценой догнать США и Великобританию, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.