В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сделать это в военных условиях и максимально быстро кажется почти невозможным. В Москве под началом Курчатова формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает, чтобы в команду взяли двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в работу. Параллельно разведка добывает за рубежом vital information. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая любовь Фролова, передаёт в СССР ценнейшие данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу нужно любой ценой догнать США и Великобританию, чтобы добиться ядерного паритета в грядущем послевоенном мире.