1942 год. В разгар войны Лаврентий Берия ставит перед своим заместителем Всеволодом Замятиным почти невозможную задачу — создать первую советскую атомную бомбу в сжатые сроки. Под руководством Игоря Курчатова в Москве формируется секретная Лаборатория №2, куда привлекают лучших ученых со всей страны. Курчатов настаивает на включении в команду двух неоднозначных специалистов: дерзкого физика Фролова, открывшего спонтанное деление ядра, и находящейся в ссылке радиохимика Карпову. Несмотря на сомнения НКВД, их кандидатуры получают одобрение.
Параллельно советская разведка активизирует усилия по добыче зарубежных научных разработок. Бывшему физику Екатерине Лазаревой, когда-то связанной с Фроловым, удается передать в СССР критически важные данные об атомных проектах союзников. С этого момента начинается напряженная гонка, где Советский Союз должен любой ценой достичь ядерного паритета с Великобританией и США, чтобы обеспечить себе место в послевоенном мировом порядке.