1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, ресурсов не хватает, но отступать нельзя. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются ведущие специалисты страны.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных фигур: талантливого, но вспыльчивого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и опальной радиохимика Карповой, отбывающей ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Параллельно советская разведка добывает за рубежом ценнейшие сведения об атомных разработках. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевые данные о проекте союзников. Теперь главная цель — нагнать США и Великобританию, чтобы обеспечить баланс сил в грядущем послевоенном мире.