1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, но под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется засекреченная Лаборатория №2. В нее привлекают самых талантливых специалистов со всей страны.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: гениального, но резкого физика Фролова и сосланной в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно разведка добывает зарубежные разработки — бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР ценнейшие сведения об атомных исследованиях союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерный паритет с США и Британией.