در آغاز فیلمِ نفس عمیق غواصان و ماموران حفاظتی سد در حال بیرون کشیدن جنازۀ فردی هستند که در آب غرق شده است و گفتگوی آنها از وجود یک ماشین و فردی دیگر با موهای بلند در اعماق تاریک آب پشت سد خبر میدهد.
سکانس بعد «کامران» را با موهای باز درحالیکه آرام و بیحرکت در زیر آب استخر است، به عنوان بازیگر نقش اول مرد معرفی میکند. کامران دانشجویی محبوب از نظر یکی از استادانش شناخته میشود که دارای نشاط و تلاش علمی لازم برای مطالعه و فعالیت در دانشگاه نیست. او دچار ناامیدی مطلق شده و لب به غذا نمیزند و شبها نمیخوابد. درحالیکه مشاجرۀ تلفنی او با مادرش هنوز تمام نشده است، موبایلش توسط موتور سواری در خیابان جنب دانشگاه به سرقت میرود و او به دیدار «منصور» میرود. منصور دوست کامران که نحوۀ آشنایی و دوستی آنها علی رغم تفاوتهای روشن فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی بر بیننده معلوم نمیشود، جوانی ساده از پایین شهر است که مادری بیمار دارد و به خاطر عدم تمکن در پرداخت اجاره، صاحبخانه اجازۀ حضور او و کامران را نمیدهد.
منصور یک موبایل برای تماسهای کامران میقاپد و با کرایۀ آن به فردی که میخواهد با ژاپن تماس بگیرد هزینۀ یک شب مسافرخانه را تهیه میکند. او بعدا گوشی را به فردی که درخواست اعانه میکند و ادعا میکند بچهای بیمار دارد میفروشد و او هزینۀ پیشنهادی را کامل میپردازد.
آنها برای رهایی از وضعی که به آن دچار شده اند، ماشین یک زن دارای سرمایۀ اقتصادی و اجتماعی بالا را میدزدند و فرار میکنند. در طی کردن این مسیرهای بی هدف، «آیدا» درحالیکه زیر باران در حال پیاده روی است، به پیشنهاد منصور سوار ماشین میشود. آیدا دانشجویی ساکن خوابگاه است. پس از این دیدار ذهن منصور تمام و کمال متوجه آیدا میشود ولی کامران واکنشی متفاوت از منصور به این مسئله دارد. صبح فردا به منطقۀ سد که محل اردوی علمی دانشجویی آیدا است میروند و منصور او را در میان دانشجویان دختر و پسر که در گردش علمی جدا شدهاند، جستجو میکند و زمان ملاقاتی را تعیین میکنند. کامران همچنان در حال سکوت به اعتصابش ادامه میدهد. در نهایت وضع جسمانی او به هم میریزد و در بیمارستان میمیرد. منصور این بار دچار ناامیدی كامل می شود.
رابطۀ آیدا و منصور بر متصدیان خوابگاه و سپس خانوادۀ آیدا روشن میشود و آیدا زمانی مجبور به ترک خوابگاه و خانه میشود که منصور پس از مرگ کامران جنب خوابگاه منتظر اوست. آیدا و منصور روانۀ جادۀ چالوس میشوند. سیاهی مطلق نمایی قبل از تونل، میان بگو مگو و شوخی آن دو و صدای صلوات و افسوس مردم بر صحنۀ سقوط یک ماشین به داخل سد فاصله میاندازد. سرنشینان یک ماشین عبوری -مشابه ماشینی که منصور و آیدا در آن سوار بودند- از حادثه مطلع میشوند و به توصیۀ فردی که در کنار جاده شاهد صحنۀ سقوط است از محل حادثه دور میشوند.
نفس عمیق فیلمی فراتر از داستان مرگ یا زندگی دو یا سه نفر است. نفس عمیق قصۀ دست و پا زدن یک نسل در دل اقیانوس است. نسلی که او را در اعماق آب قرار دادهاند و از او میخواهند نفس عمیق بکشد! فارغ از اینکه پایانی به جز مرگ را نمیتوان برای چنین راهی متصور بود.