В 1942-м Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу: сформировать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки немыслимо сжаты, идёт война, но выбор падает на лучшие умы страны. Под началом Курчатова в Москве открывается секретная Лаборатория №2. Именно он настаивает, чтобы в команду взяли двух специалистов: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в работу.
Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом ценнейшие научные материалы. Ключевую роль играет агент Екатерина Лазарева, бывший физик и некогда близкий человек Фролову. Благодаря её усилиям в СССР попадают сверхважные данные о разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно ликвидировать отставание от США и Великобритании, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.