В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. В условиях войны и жестких сроков это кажется невозможным. Однако в Москве уже формируется засекреченная Лаборатория №2 во главе с Игорем Курчатовым. Он настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных специалистов: талантливого, но своенравного физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и опальной радиохимика Карповой, отбывающей ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно советская разведка добывает за рубежом ценные сведения об атомных разработках. Ключевую роль играет Екатерина Лазарева — бывший физик и близкая знакомая Фролова. Ей удается передать в СССР секретные материалы о проекте союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерным паритетом с США и Великобританией, от которого будет зависеть послевоенный миропорядок.