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 невозможным. Однако в Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются ведущие специалисты страны. Курчатов настаивает на участии двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и опальной радиохимички Карповой, отбывающей ссылку в Казахстане. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно советская разведка активно ищет зарубежные разработки. Бывший физик Екатерина Лазарева, когда-то близкая с Фроловым, передает в СССР ценнейшие сведения об атомных исследованиях союзников. Теперь СССР должен успеть за США и Британией, чтобы в грядущем послевоенном мире сохранить баланс сил. Гонка за ядерным оружием начинается.
