В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания советской атомной бомбы. В условиях войны и жестких сроков это кажется невозможным. Однако в Москве уже формируется секретная Лаборатория №2 под началом Игоря Курчатова. Он настаивает на участии двух неоднозначных специалистов: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего деление ядра, и опальной радиохимички Карповой, сосланной в Казахстан. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно советская разведка добывает зарубежные секреты. Бывшая возлюбленная Фролова, физик Екатерина Лазарева, успешно передает в СССР критически важные сведения об атомных разработках союзников. Теперь Советам предстоит гонка за ядерным паритетом с США и Британией, от которого будет зависеть послевоенный миропорядок.