1942-й. 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 под началом Игоря Курчатова. Он настаивает на привлечении двух неоднозначных специалистов: талантливого физика Фролова, известного своим открытием, и опальной радиохимика Карповой, отбывающей ссылку.
Параллельно разведка добывает ценную информацию за границей. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР секретные данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерным паритетом с США и Великобританией, от исхода которой зависит будущее послевоенного мира.