1942-й. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, ресурсов не хватает, но отступать нельзя. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на привлечении двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и опальной радиохимика Карповой, отбывающей ссылку в степях Казахстана. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем разведка добывает за границей критически важные сведения. Бывший физик Екатерина Лазарева, связанная с Фроловым личными отношениями, передает СССР секретные материалы по атомной программе союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерный паритет с США и Британией — от этого зависит будущее послевоенного мира.