1942 год. В самый разгар войны Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным невероятную задачу — собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сжатые сроки и военные условия делают эту миссию практически невозможной. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда привлекают лучших специалистов со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и некогда близкий человек Фролову, успешно передает в СССР критически важные данные об атомных проектах союзников. Эта информация становится отправной точкой в гонке за ядерное равновесие. Теперь Советскому Союзу предстоит совершить невозможное — в кратчайшие сроки догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить свою безопасность в послевоенном мире.