1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в кратчайшие сроки, несмотря на все тяготы войны, сформировать коллектив ученых для создания первой советской атомной бомбы. Под началом Игоря Курчатова в Москве организуется сверхсекретная Лаборатория №2, куда стягиваются ярчайшие научные силы со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Ключевую роль в этом играет агент Екатерина Лазарева, бывший физик и некогда близкий человек Фролову. Благодаря ее работе в СССР поступают ценнейшие сведения об атомных проектах союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка со временем, чтобы ликвидировать отставание от Великобритании и США и обеспечить ядерный паритет в будущем послевоенном мире.