В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идёт война — миссия кажется нереальной. В Москве под началом Курчатова формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов лично просит Замятина взять в команду двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в работу. Параллельно советская разведка активно добыёт за рубежом научные материалы. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая любовь Фролова, переправляет в СССР ценнейшие данные о разработках союзников. Теперь Советскому Союзу нужно во что бы то ни стало сравняться в ядерной гонке с США и Великобританией.