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.
Под началом Курчатова в секретной Лаборатории №2 в Москве работают лучшие умы страны. Курчатов настаивает, чтобы в команду взяли двух специалистов: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Их кандидатуры вызывают споры в НКВД, но Курчатов добивается своего. Параллельно советская разведка добыёт за рубежом vital information. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая любовь Фролова, передаёт в СССР ценнейшие данные о разработках союзников. Теперь Советскому Союзу нужно догнать США и Великобританию, чтобы добиться ядерного паритета в грядущем послевоенном мире.