Мария Трифонова — опытный педагог советской закалки, последняя, кто получил звание «Учитель года СССР». Воспитывает детей она по старинке авторитарно. Школьники ее откровенно боятся и ведут себя на уроках тише воды ниже травы. Чтобы наладить контакт с внучкой, учительница старого замеса устраивается в современную элитную школу с новомодным подходом к обучению. Вместо тотальной дисциплины там царствует творчество, свобода и равноправие. Марии предстоит обучить физике новое поколение, от которого она космически далека, а также найти подход к 16-летней внучке и дочери, которая давно перестала с ней общаться.

Летом 1943 года советскому руководству становится известно о достижениях немецких физиков по созданию атомной бомбы. Задание завладеть секретной информацией о создании нового вида оружия, способного изменить ход войны, получает советский агент, действующий под прикрытием, Франс Хартман. Начинается сложная многоходовая операция. Хартман вовлекает в нее шефа немецкой разведки Вальтера Шелленберга, в поле зрения которого находится немецкий научный гений Вернер Гейзенберг. В действие вступает также гестапо и приставляет к Хартману «сотрудницу германского МИДа» Дори. В это же время в Москве под руководством талантливого физика Игоря Курчатова активизируется работа по советскому атомному проекту.