1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сжатые сроки и тяжелые условия делают миссию почти невозможной. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда привлекают ведущих специалистов страны.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Тем временем советская разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик и возлюбленная Фролова, Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевые данные об атомной программе союзников. Теперь СССР нужно успеть за США и Британией, чтобы обеспечить баланс сил после войны.