В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Война усложняет всё, сроки минимальные, но отступать нельзя. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются талантливые специалисты со всей страны. Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных фигур: физика Фролова, известного своим открытием, и ссыльной радиохимички Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно разведка добывает за границей ценные сведения. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, переправляет в СССР секретные материалы об атомных разработках союзников. Теперь Советскому Союзу нужно успеть за Великобританией и Америкой, чтобы в будущем мире сохранить баланс сил. Гонка за ядерное превосходство начинается.
