1942 год. По поручению Берии заместитель Всеволод Замятин получает задание собрать элитную группу исследователей для создания первой атомной бомбы в Советском Союзе. Эта задача кажется практически невозможной, особенно учитывая, что ее нужно выполнить в условиях войны и в кратчайшие сроки. В Москве под началом Курчатова начинает функционировать секретная Лаборатория №2, где собираются выдающиеся умы из всех уголков Союза. Курчатов настойчиво предлагает включить в проект двух ученых: дерзкого и амбициозного Фролова, известного своим открытием спонтанного деления ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в Казахстане на ссылке. Несмотря на сомнения Наркомата Внутренних дел относительно Фролова и Карповой, к их участию все же дают добро. В то же время советская разведка активно работает над тем, чтобы заполучить критически важную научную информацию из-за рубежа. Агент Екатерина Лазарева, бывший физик и возлюбленная Фролова, успешно передает в СССР ключевые данные о зарубежных атомных проектах союзников. Теперь перед Советским Союзом стоит задача догнать Великобританию и США, чтобы установить ядерный паритет в послевоенном мире.