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 формируется секретная Лаборатория №2. Курчатов настаивает на включении в команду двух специалистов: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Параллельно разведка добывает данные за рубежом. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в СССР ценнейшие сведения. Теперь Советскому Союзу критически важно достичь ядерного паритета с США и Великобританией.