1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки сжатые, условия тяжелые, но отступать нельзя. В Москве открывается засекреченная Лаборатория №2 во главе с Игорем Курчатовым. Он настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных специалистов: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно советская разведка добывает зарубежные разработки. Ключевую роль играет агент Екатерина Лазарева — бывший физик и близкая Фролову женщина. Ей удается передать СССР ценнейшие сведения об атомных исследованиях союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерным паритетом с США и Великобританией, от которого зависит будущее послевоенного мира.