Skådespelaren Marielle Vikander är i Höllviken för att spela rollen som den hyllade artisten Sunny Sehlstedt i en omtalad film om hennes liv. En tidig morgon hittas Marielle död i Höllvikens hamn. Dödsfallet väcker starka reaktioner och polisen misstänker att det inte rör sig om en olycka. Kriminalchef Reub Thelander och kollegorna vid Vellingepolisen tar sig an fallet, men möts av motstridiga uppgifter från Marielles närmaste.
När utredningen fördjupas leder spåren bakåt i tiden, till sommaren 1995. Undersköterskan Ingrid är orolig för sin nära vän Sunny, som befinner sig på toppen av sin karriär. Efter en kväll på krogen flyr Sunny i rädsla, och kort därefter söker en man upp Ingrid. Han säger sig vara journalist, men hans intresse för Sunny, och hans närvaro i Ingrids liv, blir alltmer obehaglig.
Snart växer ett mönster fram där manipulation och besatthet binder samman dåtid och nutid. För Reub och teamet blir det tydligt att ett mörker har funnits under ytan betydligt längre än någon kunnat ana.
I grunda vatten är den femte delen i serien Höllviken-deckare – en psykologiskt laddad kriminalroman om kändisskapets baksida, och hur det som länge legat i träda kan få förödande konsekvenser i nutiden.