В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу: сформировать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжаты, идёт война, и миссия кажется невероятной. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается секретная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух человек: смелого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их утверждают.
Параллельно советская разведка активно ищет зарубежные данные. Бывший физик и агент Екатерина Лазарева, некогда близкая с Фроловым, успешно передаёт в Союз ценнейшие сведения о разработках союзников. Теперь СССР предстоит гонка за ядерный паритет с США и Великобританией, чтобы обеспечить безопасность в будущем мире.
