В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идёт война, но приказ необходимо выполнить.
Под началом Игоря Курчатова в Москве открывается секретная Лаборатория №2. В неё съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух человек: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и талантливого радиохимика Карпову, находящейся в ссылке. Их кандидатуры вызывают споры, но учёному удаётся добиться своего. Параллельно советская разведка добывает за рубежом vital information. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в Союз ценнейшие данные. Теперь СССР должен догнать США и Великобританию, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.