1942-й. Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания советской атомной бомбы. В условиях войны и жестких сроков это кажется невозможным. В Москве открывается засекреченная Лаборатория №2 под началом Игоря Курчатова. Туда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на участии двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем разведка добывает зарубежные разработки. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает СССР ключевые данные об атомных исследованиях союзников. Теперь Советам нужно успеть за США и Британией, чтобы обеспечить баланс сил после войны.