1942-й. Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в кратчайшие сроки собрать группу специалистов для создания атомного оружия. В условиях войны это кажется невозможным, но в Москве уже формируется сверхсекретная Лаборатория №2 под началом Игоря Курчатова.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных личностей: талантливого, но резкого физика Фролова и опальной радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем разведка добывает за границей ценные сведения — бывшая возлюбленная Фролова, агент Лазарева, передает СССР секретные материалы по атомным разработкам союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерный паритет с США и Британией.
