1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным чрезвычайно сложную задачу — в кратчайшие сроки создать группу ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда привлекаются самые талантливые специалисты со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных материалов. Ключевую роль в этой операции играет агент Екатерина Лазарева, бывший физик и бывшая возлюбленная Фролова, которой удается передать в СССР ценнейшие сведения об атомных разработках союзников. С получением этих данных начинается напряженная гонка, где Советский Союз должен наверстать отставание от Великобритании и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в будущем послевоенном мире.
