В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Война в разгаре, сроки минимальные, но другого выбора нет. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются ведущие специалисты страны.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, отбывавшую ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем советская разведка добывает за рубежом ценные сведения. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевую информацию об атомных разработках союзников. Теперь главная цель — нагнать США и Великобританию, чтобы обеспечить баланс сил в грядущем мире.