1942 год. Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу: в кратчайшие сроки создать группу ученых для разработки атомного оружия. В условиях войны это кажется невозможным, но в Москве уже формируется засекреченная Лаборатория №2 под началом Игоря Курчатова. Он настаивает на привлечении двух неоднозначных специалистов — талантливого, но резкого физика Фролова, открывшего деление ядра, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду.
Параллельно советская разведка добывает зарубежные секреты. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает ценнейшие сведения об атомных исследованиях союзников. Теперь СССР должен успеть за США и Британией, чтобы в грядущем мире сохранить баланс сил.