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 невероятной.
Под началом Курчатова в Москве формируется секретная Лаборатория №2. В неё съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на вопросы НКВД, их утверждают. Параллельно разведка добывает за рубежом ценнейшие данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в СССР секреты атомного проекта союзников. Теперь Советскому Союзу нужно нагнать США и Великобританию, чтобы добиться ядерного паритета в грядущем послевоенном мире.