1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — создать группу ученых для разработки атомной бомбы. Сроки катастрофически сжаты, ресурсов не хватает, но Курчатов берется за дело. В Москве формируется засекреченная Лаборатория №2, куда свозят талантливых специалистов со всей страны.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных фигур: гениального, но вспыльчивого физика Фролова и опальной радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем разведка добывает зарубежные секреты — бывший физик Екатерина Лазарева, связанная с Фроловым, передает СССР ценнейшие сведения о ядерных исследованиях союзников. Теперь главное — успеть за США и Британией, чтобы после войны не остаться беззащитными.