1942-й. Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в кратчайшие сроки собрать группу ученых для создания атомной бомбы. Война в разгаре, ресурсов катастрофически не хватает, но отступать нельзя. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда свозят блестящих специалистов со всей страны.
Курчатов настаивает на участии двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, совершившего прорыв в изучении ядерных реакций, и опальной радиохимички Карповой, отбывающей ссылку в степях Казахстана. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем разведка добывает за границей ценные сведения — бывший физик Екатерина Лазарева, когда-то близкая с Фроловым, передает СССР секретные материалы об атомных разработках союзников. Теперь главная цель — нагнать США и Британию, чтобы в грядущем мире не остаться безоружными.