В 1942 году Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — собрать группу ученых для создания атомной бомбы. В условиях войны и жестких сроков это кажется невозможным. Однако в Москве уже формируется секретная Лаборатория №2 под началом Игоря Курчатова. Он настаивает на участии двух неоднозначных специалистов: талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего деление ядра, и опальной радиохимички Карповой, сосланной в Казахстан. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно советская разведка добывает зарубежные разработки. Бывшая возлюбленная Фролова, физик Екатерина Лазарева, рискуя жизнью, передает СССР ценнейшие сведения об атомных исследованиях союзников. Теперь СССР должен успеть за США и Британией, чтобы в грядущем мире сохранить баланс сил.