В разгар войны, в 1942 году, Лаврентий Берия дает важное задание своему заместителю Всеволоду Замятину – собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки поджимают, ресурсов не хватает, но отступать нельзя. В Москве открывается засекреченная Лаборатория №2, куда Игорь Курчатов привлекает самых талантливых специалистов.
Несмотря на возражения НКВД, Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных личностей – физика Фролова, известного своим открытием, и сосланной в Казахстан радиохимика Карпову. Параллельно советская разведка добывает за границей ценные сведения. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР секретные данные об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерное превосходство в послевоенном мире.