1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, но под руководством Игоря Курчатова в Москве открывается засекреченная Лаборатория №2. Туда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на привлечении двух неоднозначных фигур: гениального, но своенравного физика Фролова, открывшего деление ядра, и талантливой радиохимички Карповой, отбывающей ссылку. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Параллельно разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик Екатерина Лазарева, когда-то близкая с Фроловым, передает СССР критически важные данные. Теперь Советам предстоит гонка за ядерным паритетом с Западом.