В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу. Нужно собрать группу ученых для создания первой советской атомной бомбы. Сроки сжатые, идет война — миссия кажется нереальной.
Под началом Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2. В нее съезжаются лучшие специалисты страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных личностей: самоуверенного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на вопросы НКВД, их допускают к работе. Параллельно разведка добывает за рубежом vital intelligence. Агент Екатерина Лазарева, физик по образованию и бывшая возлюбленная Фролова, переправляет в СССР ценнейшие данные по атомной программе союзников. Теперь Советскому Союзу критически важно сравняться в ядерных разработках с США и Великобританией, чтобы обеспечить равновесие в грядущем послевоенном мире.
