1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным чрезвычайную задачу — в кратчайшие сроки, несмотря на идущую войну, создать группу ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Эта миссия кажется почти неосуществимой. В Москве под руководством Игоря Курчатова формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда стягиваются ярчайшие научные таланты со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных атомных секретов. Ключевую роль в этом играет агент Екатерина Лазарева, бывший физик и некогда близкий человек Фролову. Ей удается переправить в СССР критически важные сведения об атомных разработках союзников. С этого момента для Советского Союза начинается гонка за ядерный паритет с Великобританией и США — ставка в которой не просто технологическое превосходство, а будущий баланс сил в послевоенном мире.