1942-й. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания советской атомной бомбы. В условиях войны и жестких сроков это кажется почти невозможным. 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 резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и опальной радиохимика Карповой, отбывающей ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем советская разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик и возлюбленная Фролова, Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевые данные о ядерной программе союзников. Теперь СССР нужно успеть за США и Британией, чтобы обеспечить баланс сил в грядущем послевоенном мире.