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, но приказ не обсуждается.
Под началом Курчатова в Москве формируется секретная Лаборатория №2. В неё свозят лучших специалистов страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных личностей: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Их кандидатуры вызывают споры, но учёному удаётся убедить руководство. Параллельно советская разведка активно добывает за рубежом секретные материалы. Бывший физик и возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передаёт в СССР ценнейшие данные о разработках союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно ликвидировать ядерный отрыв и добиться равновесия в грядущем послевоенном мире.