San Su gaat met haar vader, stiefmoeder en nieuwe gezin op cruise en wenst al dwalend op het dek haar moeder terug te zien. Wanneer een vreemd zeewezen daarop afkomt en haar de zee intrekt, ontspint zich een avontuur als een lucide droom. Het neemt San Su mee naar een wonderlijke houtje-touwtje onderzeeboot. Daar probeert de manische Nan He zijn gasten (vette antropomorfe vissen) tevreden te houden ondanks zijn experimenteerdrift met vreemde gerechten.
Het droomachtige karakter van alle avonturen is vooral te danken aan de schitterende manier waarop regisseur Xiaopeng Tian computeranimatie en traditionele Chinese gewassen inktschilderingen met elkaar vermengt. De mengelmoes van tekenstijlen voelt geestverruimend aan, bijvoorbeeld in de manier waarop de glimmende tentakels van het monster Red Phantom over de kleurrijke waas van de achtergrond glijden. De verhaallijn overdondert net zo dankzij alle intuïtieve wendingen. Zoals de draaikolken waar San Su in belandt, sleurt de film de kijker de diepte in.
Nan He manoeuvreert ietwat schreeuwerig rond in beeld, zijn driften ondersteund door slow motions of zooms. Gemaakt als 3D-animatie gooit Deep Sea imponerende taferelen in het gezicht. De onderzeeboot puilt uit van de schattige pracht en praal en doet qua ontwerp denken aan Studio Ghibli's Howl's Moving Castle. De vette visfiguren die mopperend aan tafel één-ster-recensies op het internet gooien, de ruwe walrus aan het stuur of de kleine hondjes die borden met trillende pudding boven zich torsen, ze verbluffen allemaal. Het uitbundige surrealisme herinnert aan Paprika van Satoshi Kon.
Dat de boot eigenlijk een strikte hiërarchie kent met grote leider Nan He aan het hoofd, valt daarbij snel in het niet. Meeracen met de personages laat weinig ruimte over voor reflectie. De plotontwikkelingen die hen leiden naar het diepste punt van de zee en de denkwijze van de wezens op de boot volgen de kinderlogica van San Su. Uiteindelijk overtreft een gevoel van verwondering de vertwijfeling over alle chaotische wendingen.
De film blijft echter niet louter vrolijk, want San Su's achtergrond heeft ook een duistere kant. In de aanloop naar haar avontuur schetst haar donkerrode hoodie tegenover de grijze omgeving op rake wijze een gevoel van droefenis zonder in uitzichtloosheid te verzanden. De film raast uit in een aandoenlijke ontknoping, met treffende abstracte momenten zoals San Su die door een stuk stof probeert te breken, wat vluchtig is versneden met haar ronddobberen op zee. In de conclusie bejubelt Deep Sea wel erg gretig traditionele gezinswaarden, maar het spektakel blijft hangen wanneer tekeningen San Su's opgroeien tonen in de aftiteling.
