1942 год. По личному указанию Берии его заместитель Всеволод Замятин приступает к формированию группы ученых для создания первой советской атомной бомбы. В условиях военного времени и невероятно сжатых сроков эта миссия кажется почти невозможной. В Москве под руководством Курчатова начинает действовать сверхсекретная Лаборатория №2, куда стягиваются ярчайшие научные силы со всей страны. Курчатов настаивает перед Замятиным на включении в команду двух специфических специалистов: дерзкого физика Фролова, прославившегося открытием спонтанного деления ядра, и находящейся в казахстанской ссылке радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, просьба Курчатова была удовлетворена.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Ключевую роль в этой операции играет агент Екатерина Лазарева — бывший физик и некогда близкий человек Фролову. Благодаря ее действиям в СССР поступают критически важные сведения об атомных проектах союзников. С этого момента Советский Союз вступает в напряженную гонку с Великобританией и США, стремясь обеспечить ядерный паритет в будущем послевоенном мире.