1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в кратчайшие сроки создать группу ученых для разработки первой советской атомной бомбы. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется сверхсекретная Лаборатория №2, куда стягиваются лучшие научные кадры со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных специалистов: гениального, но дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и талантливого радиохимика Карповой, отбывающей ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, просьба Курчатова была удовлетворена.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Ключевую роль в этой операции играет агент Екатерина Лазарева — бывший физик и давняя любовь Фролова. Благодаря ее работе в СССР поступают ценнейшие сведения об атомных проектах союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка со временем, чтобы достичь ядерного паритета с Великобританией и США и обеспечить стратегическое равновесие в послевоенном мире.