Em Vigil, a detetive Amy Silva (Suranne Jones) é enviada pelo serviço da polícia escocesa a um submarino de mísseis chamado HMS Vigil. A missão de Amy é investigar uma morte, considerada suicídio, que aconteceu a bordo pouco depois do desaparecimento de uma embarcação de pesca escocesa. Contudo, Amy tem um trauma do passado e desde então sofre com claustrofobia, o que a princípio prejudica sua investigação. Ainda assim, ela aceita o desafio, e quando embarca, Amy é a única mulher em meio a 140 oficiais homens. Por outro lado, na investigação que acontece em terra, Amy tem ajuda da detetive Kirsten Longacre (Rose Leslie), com quem ela possui um histórico romântico. Conforme o caso se prolonga, a investigação entra em conflito com o MI5 e a Marinha Real, enquanto novas vítimas começam a aparecer e o mistério se intensifica.