1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, ресурсов не хватает, но отступать нельзя. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются лучшие специалисты страны.
Курчатов настаивает на участии двух неоднозначных фигур: талантливого, но вспыльчивого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и опальной радиохимика Карповой, отбывающей ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик Екатерина Лазарева, связанная с Фроловым, передает СССР ключевые данные об атомных исследованиях союзников. Теперь главная цель — нагнать США и Британию, чтобы обеспечить безопасность в послевоенном мире.
