1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным чрезвычайную задачу: в кратчайшие сроки, несмотря на все сложности военного времени, создать группу ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда стягиваются ярчайшие научные силы со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных, но гениальных специалистов: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры были утверждены.
Параллельно с научными изысканиями советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных атомных секретов. Ключевую роль в этой операции играет агент Екатерина Лазарева, бывший физик и некогда близкий человек Фролова. Благодаря ее действиям в СССР поступают ценнейшие сведения о разработках союзников. Теперь Советский Союз вступает в напряженную гонку, где цель — не просто создать оружие, а обеспечить ядерный паритет с Великобританией и США в грядущем послевоенном мире.
