1942-й. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки минимальные, условия тяжелые, но другого выхода нет. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных личностей: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и опальной радиохимика Карповой, отбывающей ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка добывает за рубежом ценные сведения. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевую информацию об атомных разработках союзников. Теперь главная цель — нагнать США и Британию, чтобы обеспечить баланс сил в грядущем послевоенном мире.