В 1943 году, в разгар Второй мировой войны, по распоряжению Лаврентия Берии его заместитель Всеволод Замятин начинает собирать группу выдающихся учёных для создания первой атомной бомбы в СССР. Строгие временные рамки и сложные условия делают эту цель чрезвычайно трудной. В Москве, под руководством Игоря Курчатова, образуется секретная Лаборатория №2, куда приглашаются ведущие научные умы Советского Союза.
По настоянию Курчатова в проект приглашают двух противоречивых специалистов: амбициозного исследователя Фролова, известного открытием явления спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, которая в это время находится в ссылке. Параллельно с этим советская разведка получает ценные сведения из-за границы. Агент Екатерина Лазарева, в прошлом физик и возлюбленная Фролова, передаёт в СССР информацию о ядерных исследованиях союзников. Советский Союз сталкивается с серьёзной задачей: как можно скорее достичь ядерного паритета с Великобританией и США в послевоенном мире.
