Tanrının Vadisinde, Irak’tan dönen bir askerin kaybolmasıyla başlayan ve babasının onu bulmak için verdiği mücadeleyi anlatıyor. Mike Deerfield görev sırasında ortadan kaybolur, Hank oğlundan haber alamayınca peşine düşer. Joan da bu arayışa katılır, aile birlikte Mike’ın izini sürer. Hank, Charlize Theron'un Emily Sanders'ı ile çalışır, ikisi askerin son günlerini adım adım araştırır. Yol boyunca askeriyeden gelen bilgiler, kapalı kapılar ve yarım kalan ifadeler işleri zorlaştırır. Emily, izleri toplarken Hank eski anılarıyla yüzleşir, Joan ise oğlunun başına ne geldiğini öğrenmek için ısrar eder. Araştırma ilerledikçe Mike’ın kaybolduğu güne dair ayrıntılar netleşir ve aile, gerçeğe her zamankinden daha fazla yaklaşır.