В 1942 году Лаврентий Берия дает своему заместителю Всеволоду Замятину сложнейшее поручение — собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идет война, задача кажется нереальной. В Москве под руководством Курчатова формируется секретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает, чтобы в команду взяли двух неоднозначных личностей: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на вопросы НКВД, их включают в работу.
Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом научные материалы по атомной теме. Бывший физик Екатерина Лазарева, некогда близкая с Фроловым, успешно передает в СССР ценнейшие данные о разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно ликвидировать отставание от США и Великобритании, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.