1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сжатые сроки и военные условия делают миссию почти невозможной. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда отбирают самых талантливых специалистов страны.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных фигур: гениального, но своенравного физика Фролова, открывшего деление ядра, и опальной радиохимика Карповой, сосланной в Казахстан. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем советская разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик Екатерина Лазарева, связанная с Фроловым, передает СССР ключевые данные об атомных исследованиях союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерный паритет с США и Британией.