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, и успех кажется почти невозможным.
Под началом Курчатова в Москве формируется секретная Лаборатория №2. В нее съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланного в Казахстан радиохимика Карпову. Их кандидатуры вызывают сомнения в НКВД, но Курчатов добивается своего. Параллельно разведка добывает за рубежом ценнейшие данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и прошлая любовь Фролова, передает в СССР секреты атомного проекта союзников. Теперь Советскому Союзу жизненно важно сравняться с США и Великобританией, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем мире после войны.