1942-й. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, ресурсов не хватает. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда свозят лучших специалистов страны.
Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе. Параллельно советская разведка добывает зарубежные разработки — бывший физик и любовь Фролова Екатерина Лазарева передает критически важные данные об атомных исследованиях союзников. Теперь СССР нужно наверстать отрыв, чтобы в грядущем мире не остаться без ядерного щита.
