В 1942-м Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — сформировать группу учёных для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжаты, идёт война, и успех кажется почти невозможным. В Москве под началом Курчатова открывается 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 советская разведка активно ищет доступ к зарубежным атомным секретам. Бывший физик Екатерина Лазарева, некогда близкая с Фроловым, передаёт в Союз ценнейшие данные о разработках союзников. Теперь СССР приходится в срочном порядке навёрстывать отставание от США и Великобритании, чтобы обеспечить ядерный паритет в грядущем послевоенном мире.