Helsingin Puu-Vallilassa asuminen ei ole pelkkää idylliä. Sen saavat myös poliisit Miitta Mäki ja Mauno Luttinen tuntea, kun he joutuvat ratkomaan alueella paljastunutta lapsenmurhaa. Keuruunpuistosta löytyy 7-vuotiaan tytön ruumis. Teko vaikuttaa rituaalimurhalta, ja jäljet johtavat läheiseen kerrostaloon, jossa tytöllä oli tapana viettää paljon aikaa. Sarastus-nimisen talon asukkaat vaikuttavat kuitenkin aivan tavallisilta kansalaisilta. Ainakin ensi alkuun. Sitten tytön repaleiset kotiolot alkavat mietityttää tutkijoita. Minkälaisen aikuisen seurasta hän oli hakenut turvaa? Entä mikä oli lapsenmurhan motiivi? Raskas tutkimus tunkee väkisin myös sinkkuna elävän Miitan yksityiselämään. Niinpä ystävätär Oilikki päättää auttaa ja järjestää Miitalle sokkotreffit...

Vallilan vankihauta jatkaa Harri Tuomelan Helsingin Puu-Vallilaan sijoittuvien rikosromaanien sarjaa, jossa on aiemmin ilmestynyt Vallilan murhamammat (2014) ja Vallilan veitsiyöt (2015).