1942-й. Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Война в разгаре, сроки минимальные, но выбора нет. В Москве открывается засекреченная Лаборатория №2 под началом Игоря Курчатова. В нее попадают лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: физика Фролова, известного дерзким нравом и открытием деления ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно разведка добывает зарубежные данные. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает СССР ключевую информацию об атомных разработках союзников. Теперь главное — не отстать от США и Британии в гонке за ядерный паритет.
