1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в кратчайшие сроки собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. В разгар войны эта миссия кажется почти невыполнимой. Под началом Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие научные умы страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных специалистов: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Особую роль в этой операции играет агент Екатерина Лазарева — бывший физик и давняя возлюбленная Фролова. Благодаря ее действиям в СССР поступают ценнейшие сведения об атомных проектах союзников. С этого момента начинается напряженная гонка, где Советскому Союзу предстоит наверстать отставание от США и Великобритании, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.
