Mergulho Profundo se passa durante a expansão do petróleo na Noruega. Enormes depósitos de óleo e gás são descobertos no Mar do Norte e as autoridades pretendem trazê-los à terra por meio de um duto desde as profundezas de 500 metros. O mergulhador profissional Petter está obcecado pela ideia de atingir o fundo do mar. Juntamente com seu irmão Knut, ele tem a disciplina, a força e a coragem de assumir a missão mais perigosa do mundo. Mas um súbito e trágico acidente muda tudo. Petter é enviado a uma perigosa jornada, onde perde de vista quem está manipulando a situação. Gradualmente, ele percebe que está em algo fora do controle e que sua vida corre um grande risco.