Oleg, marchand de viande, Marina, prostituée, et Volodya, accordeur de piano, se rendent dans un bar de nuit à Moscou, où ils sont servis par un barman narcoleptique tandis que chacun raconte aux autres des biographies inventées de toutes pièces.

Un institut soviétique secret mène des expériences scientifiques et occultes sur des animaux et des personnes, dans le but de créer un « être humain idéal ». Un général du KGB et ses assistants préfèrent fermer les yeux sur les aventures érotiques du directeur et les débauches scandaleuses d’éminents scientifiques et leurs méthodes de recherche folles et cruelles. Jusqu’au jour où, sous l’apparence de cobayes, un groupe de jeunes radicaux arrive à l’Institut. On leur confie une tâche sévère : éradiquer les comportements dissolus de l’intelligentsia et – si besoin est – détruire et effacer le monde fragile de l’Institut.

Nous sommes en 1953, Staline vient de mourir. C’est une période troublée et incertaine pour l’ensemble de l’Union soviétique, notamment pour les services de sécurité de l’Etat. Dans l’Institut, un centre de recherche secret, les scientifiques poursuivent leurs travaux théoriques et expérimentaux. Chaque nuit, ils tendent l’oreille pour entendre des bruits de pas dans les couloirs sombres : qui sont-ils venus chercher cette fois-ci ? Qui a fait un rapport sur qui ? Après avoir survécu à la peur et à l’humiliation d’un interrogatoire, le chef du département théorique, Andrei Losev, refuse de coopérer avec les services de sécurité, mais il doit affronter une nouvelle épreuve chez lui.

Autrefois simple fille de province, Nora est aujourd’hui mariée à un scientifique prospère et vit avec sa famille dans l’enceinte d’un institut secret et privilégié de Moscou. Nora reçoit la visite de sa mère pour la première fois depuis son mariage. Celle-ci observe attentivement l’atmosphère qui règne dans la maison du couple et tente de déterminer si sa fille est heureuse. Au cours de leurs conversations intimes, la complexité de leur relation contradictoire se révèle.

Natasha travaille à la cantine d’un institut de recherche soviétique secret. Elle boit beaucoup, aime parler d’amour et s’embarque dans une liaison…

Nikita Nekrasov est un scientifique, un physicien théorique qui étudie notre monde et d’autres mondes possibles. Il refuse de faire un choix entre les mathématiques et la physique, entre une femme et une autre, alors qu’il réfléchit à l’existence du multi-univers. Lors de conférences scientifiques, auxquelles participent d’éminents scientifiques étrangers et la jeune génération montante de physiciens, Nekrasov se laisse emporter par le débat sur la beauté de la théorie des cordes.

Nous sommes en 1956. Dau est un éminent scientifique soviétique qui retrouve l’amour de sa jeunesse – Maria, une actrice grecque – lors de sa visite de trois jours à Moscou. Ils ne se sont pas vus depuis 25 ans. Dau est un scientifique prospère, mais il se sent atrocement insatisfait de sa vie de famille. Grâce à Maria, il espère retrouver l’harmonie et la beauté perdues, mais la réalité s’impose lorsque Nora, la femme de Dau, revient à la maison.

Katya, une jeune bibliothécaire, croit en l’amour. Mais ses idéaux sont écrasés par la réalité. Après une série de liaisons décevantes, Katya trouve enfin tendresse et compréhension dans les bras de sa collègue, une journaliste appelée Tanya.

Un scientifique tente de convaincre sa femme que l’honnêteté peut compenser une foule d’indiscrétions alors qu’il avoue avoir de multiples liaisons et n’avoir aucune intention d’y mettre fin.

Maxim et ses compagnons d’armes participent à des expériences top secrètes sur la création d’un homme nouveau. Les employés de l’Institut secret sont caractérisés par tout ce que Maxime déteste : alcoolisme, dépravation, volonté faible, perte des idéaux et manque de foi en l’avenir. Vika, une des serveuses de la cafétéria de l’Institut, tombe amoureuse du jeune communiste, bien qu’elle soit effrayée par sa fascination pour l’eugénisme et ses tendances violentes.