В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу: собрать группу ученых для создания советской атомной бомбы. В условиях войны и жестких сроков это кажется почти невозможным. В Москве под началом Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются ведущие специалисты страны.
Курчатов настаивает на участии 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 возлюбленная Фролова, Екатерина Лазарева, передает СССР ключевые данные об атомных исследованиях союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерный паритет с США и Британией.
