1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в разгар войны собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сжатые сроки и военные условия делают миссию почти нереальной. В Москве под руководством Игоря Курчатова начинает работу засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие научные умы страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух специалистов: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, просьбу ученого удовлетворяют.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Бывшему физику Екатерине Лазаревой, когда-то связанной с Фроловым, удается передать в СССР ценнейшие данные об атомных проектах союзников. С этого момента начинается напряженная гонка — Советскому Союзу предстоит наверстать отставание от США и Великобритании, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.