В разгар войны, 1942 год, Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным почти невозможную задачу — собрать команду ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сжатые сроки и военные трудности делают миссию крайне сложной. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется секретная Лаборатория №2, куда привлекают лучших специалистов со всей страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух неоднозначных фигур: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карповой, находящейся в ссылке в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры одобряют.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных данных. Ключевую роль играет агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, которой удается передать в СССР ценнейшие сведения об атомных разработках союзников. С этого момента Советский Союз вступает в напряженную гонку, стремясь догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.
