1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сжатые сроки и военные условия делают миссию почти невозможной. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются ведущие специалисты 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. Параллельно советская разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик и возлюбленная Фролова Екатерина Лазарева передает в СССР ценнейшие сведения об атомных исследованиях союзников. Теперь СССР предстоит гонка за ядерный паритет с США и Британией, от которого зависит будущее послевоенного мира.