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 – миссия кажется нереальной.
Под началом Курчатова в Москве формируется секретная Лаборатория №2. В неё съезжаются лучшие умы страны. Курчатов настаивает, чтобы к работе подключили двух специалистов: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Их кандидатуры вызывают сомнения в НКВД, но учёному удаётся настоять на своём. Параллельно разведка добывает за рубежом ценнейшие данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, передаёт в СССР секреты атомного проекта союзников. Теперь Советскому Союзу жизненно важно сравняться в ядерной гонке с США и Великобританией.