1942-й. Лаврентий Берия ставит перед Всеволодом Замятиным сложнейшую задачу — в кратчайшие сроки собрать группу специалистов для создания атомного оружия. Война в разгаре, ресурсов катастрофически не хватает, но отступать нельзя. В Москве под началом Игоря Курчатова открывается засекреченная Лаборатория №2, куда съезжаются ведущие ученые страны.
Курчатов настаивает на привлечении к работе двух неоднозначных фигур: талантливого, но резкого физика Фролова, совершившего прорыв в ядерных исследованиях, и сосланной в Казахстан радиохимика Карповой. Несмотря на сомнения НКВД, их включают в команду. Тем временем советская разведка добывает за границей ценнейшие сведения. Бывшая возлюбленная Фролова, агент Екатерина Лазарева, передает в СССР ключевую информацию о разработках союзников. Теперь главная цель — наверстать отстание от США и Британии, чтобы в будущем мире сохранить баланс сил.