1942-й. Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Война в разгаре, сроки минимальные, шансы на успех кажутся призрачными. В Москве открывается засекреченная Лаборатория №2 во главе с Игорем Курчатовым. Сюда съезжаются светила науки со всей страны.
Курчатов настаивает на привлечении двух неоднозначных специалистов: гениального, но резкого физика Фролова, открывшего деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Параллельно разведка добывает зарубежные разработки. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает СССР ключевые данные об атомных исследованиях союзников. Теперь главная цель — нагнать США и Британию, чтобы обеспечить баланс сил после войны.