1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — создать группу ученых для разработки атомной бомбы. Сроки минимальные, условия тяжелые, но выбора нет. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных личностей: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем советская разведка добывает зарубежные секреты — бывшая ученая Екатерина Лазарева, когда-то близкая с Фроловым, передает в СССР ценнейшие сведения о ядерных исследованиях союзников. Теперь СССР нужно успеть за США и Британией, чтобы после войны сохранить баланс сил.