В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идёт война – миссия кажется невыполнимой.
В Москве под руководством Курчатова формируется секретная Лаборатория №2. Он настаивает на включении в команду двух специалистов: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на вопросы НКВД, их допускают к работе. Параллельно разведка добывает данные за рубежом. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в СССР ценнейшие сведения об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит догнать США и Великобританию, чтобы добиться ядерного паритета в грядущем послевоенном мире.