1942 год. Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в кратчайшие сроки, несмотря на все трудности военного времени, сформировать коллектив ученых для создания первой советской атомной бомбы. Под руководством Игоря Курчатова в Москве организуется сверхсекретная Лаборатория №2, куда стягиваются ярчайшие научные силы со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных, но исключительно одаренных специалистов: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно с научными изысканиями советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных атомных секретов. Ключевую роль в этой операции играет агент Екатерина Лазарева, бывший физик и некогда близкий человек Фролову. Благодаря ее действиям в СССР поступают жизненно важные сведения об атомных разработках союзников. Теперь перед Советским Союзом стоит историческая цель — ценой невероятных усилий ликвидировать ядерное отставание от Великобритании и США, чтобы обеспечить стратегический паритет в грядущем послевоенном мире.
