В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идет война — миссия кажется нереальной.
Под началом Курчатова в Москве открывается секретная Лаборатория №2. Туда приглашают лучших специалистов страны. Курчатов настаивает, чтобы к работе подключили двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Параллельно разведка добыет за рубежом ценнейшие данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передает в СССР секреты атомного проекта союзников. Теперь Советскому Союзу нужно срочно сравняться в ядерной гонке с США и Великобританией.