1943 год. В самый разгар Великой Отечественной войны Берия поручает своему заместителю Всеволоду Замятину невероятно сложную задачу – собрать команду выдающихся ученых для разработки первой советской атомной бомбы в кратчайшие сроки. Под руководством Игоря Курчатова в Москве начинает функционировать строго засекреченная Лаборатория №2, куда со всего Советского Союза съезжаются лучшие умы страны. Курчатов убеждает Замятина включить в проект двух неординарных ученых: дерзкого и самоуверенного Фролова, ранее совершившего открытие спонтанного деления ядра, и радиохимика Анну Карпову, находящуюся в ссылке в Казахстане. Несмотря на то, что кандидатуры Фролова и Карповой вызывают вопросы у Наркомата внутренних дел (НКВД), просьбу Курчатова решают удовлетворить. Параллельно с этим советская разведка ведет активную работу по добыче научной информации, необходимой для проекта, за рубежом. Агенту Екатерине Лазаревой, бывшему физику и возлюбленной Фролова, удается передать в СССР критически важные данные об атомном проекте союзников. С этого момента Советский Союз должен в кратчайшие сроки догнать Великобританию и США, чтобы обеспечить ядерный паритет в послевоенном мире.