В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идет война — миссия кажется нереальной. В Москве под началом Курчатова формируется секретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает, чтобы в команду взяли двух человек: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланную в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в работу. Параллельно разведка добыет за рубежом ценнейшие данные. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая любовь Фролова, передает в СССР секреты атомного проекта союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерный паритет с США и Великобританией.