В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки немыслимо сжаты, идёт война, но приказ необходимо выполнить.
Под началом Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2. Курчатов настаивает, чтобы в команду вошли два неординарных специалиста: самоуверенный физик Фролов, открывший спонтанное деление ядра, и талантливый радиохимик Карпова, находящаяся в ссылке. Параллельно советская разведка активно добывает зарубежные данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и прошлая любовь Фролова, успешно передаёт ценнейшие сведения об атомных разработках союзников. Теперь СССР предстоит гонка за ядерный паритет с США и Великобританией в грядущем послевоенном мире.