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 почти невозможным. В Москве под началом Игоря Курчатова формируется засекреченная Лаборатория №2, куда привлекают самых талантливых специалистов страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных фигур: физика Фролова, известного своим открытием в области ядерных реакций, и сосланной в Казахстан радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их допускают к работе.
Параллельно советская разведка добывает зарубежные разработки. Ключевую роль играет Екатерина Лазарева — бывший физик и близкая Фролову женщина. Ей удается передать СССР ценнейшие сведения о ядерных исследованиях союзников. Теперь Советскому Союзу предстоит гонка за ядерным паритетом, от которого зависит будущее послевоенного мира.