1942 год. Всеволод Замятин, заместитель Берии, получает задание организовать команду ученых для создания первой советской атомной бомбы. В условиях войны и жестких сроков это кажется почти невозможным. Под руководством Игоря Курчатова в Москве стартует работа секретной Лаборатории №2, где собираются выдающиеся умы страны. Курчатов настаивает на включении в проект двух ученых: самоуверенного Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и радиохимика Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на недовольство в Наркомате Внутренних дел, просьба Курчатова удовлетворяется. В то же время советская разведка активно ищет информацию о ядерных разработках врагов. Агент Екатерина Лазарева, ранее работавшая физиком и имевшая роман с Фроловым, удачно передает в СССР критически важные сведения о проекте Запада. Это событие ставит перед Советским Союзом задачу догнать Великобританию и США для установления ядерного равновесия в послевоенном мире.