1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, но в Москве уже формируется секретная Лаборатория №2 под началом Игоря Курчатова.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных специалистов: талантливого, но резкого физика Фролова и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Тем временем разведка добывает зарубежные секреты — бывший физик Екатерина Лазарева, связанная с Фроловым, передает СССР ключевые данные. Теперь главная цель — не отстать от США и Британии в гонке за ядерное оружие.