Фильм «Темные воды» основан на реальной истории адвоката Роберта Билотта, который в конце 1990-х взялся за дело, казавшееся безнадежным. Его клиентами стали фермеры и жители небольшого городка в Западной Вирджинии, столкнувшиеся с массовой гибелью скота и странными заболеваниями. Подозрения быстро сосредоточились на химическом заводе DuPont, расположенном неподалеку.
Действие разворачивается в 1952 году в отдалённом румынском монастыре, где после самоубийства одной из сестёр местная церковь обращается за помощью в Ватикан. Для расследования отправляют отец Бёрк, священник, специализирующийся на сверхъестественных явлениях, чьё собственное прошлое омрачено трагедией, и молодая послушница Айрин, стоящая на пороге принятия вечных обетов.