1942 год. В разгар войны, когда страна напрягает все силы для борьбы с врагом, Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным невероятно сложную задачу — в кратчайшие сроки собрать команду ученых для создания первой советской атомной бомбы. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие научные умы со всех уголков страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных, но гениальных специалистов: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно с научными изысканиями советская разведка разворачивает активную деятельность по добыче зарубежных атомных секретов. Ключевую роль в этой операции играет агент Екатерина Лазарева — бывший физик и давняя любовь Фролова. Благодаря ее усилиям в СССР поступают ценнейшие сведения об атомных разработках союзников. Теперь у Советского Союза появляется реальный шанс достичь ядерного паритета с Великобританией и США, что станет решающим фактором для послевоенного мироустройства.