Al filo del agua comienza con un apartado llamado "Acto preparatorio", que puede pensarse como introducción. Se trata de un segmento extraño y original, que describe el pueblo donde tendrán lugar todas las acciones de la novela. En este segmento no se mencionan personajes en particular, pero se dice que el pueblo está ocupado por mujeres vestidas de luto y hombres que trabajan en la agricultura. El lugar es como un monasterio: silencioso, solemne, hermético. Allí, las doctrinas católicas son extremadamente rigurosas.
A continuación, la narración comienza en las semanas previas a la Semana Santa de 1909. A lo largo de los capítulos, conocemos las historias de varios personajes que habitan en el pueblo. Estas historias se cruzan entre sí hasta el final de la obra. Las vidas de todos los personajes están de un modo u otro marcadas por la desgracia y la tragedia. Primero, conocemos la vida de Timoteo Limón, un hombre atormentado por un asesinato que ha cometido hace veinticinco años. Su mujer está paralítica y algunos meses más tarde muere. Además, su hijo Damián se ha ido del pueblo y vive en Estados Unidos. Timoteo siente culpa, remordimiento y temor, pero también fantasea con casarse nuevamente, con una mujer más joven. Más adelante, Damián regresa al pueblo y se desata una tragedia.
Una joven llamada Micaela ha visitado la capital junto a sus padres y, al regresar al pueblo, se rebela contra las costumbres católicas. En particular, asume una postura sexualmente abierta y provoca a varios hombres. El resto del pueblo empieza a despreciarla por ese motivo. Entonces, ella planea vengarse generando un gran escándalo: seduce tanto a Timoteo como a Damián Limón, para enfrentar al padre y al hijo. Esto hará que Damián, enfurecido, mate a su padre, y después a la propia Micaela.
Por otro lado, una muchacha llamada Mercedes se siente conflictuada porque Julián, un chico del pueblo, le escribe cartas y la mira intensamente en la iglesia. Julián quiere ser su novio, pero ella siente que todo eso es pecado y tiene miedo. Unos meses más tarde se ponen de novios, pero cuando Micaela es asesinada, Mercedes se asusta y termina la relación. Muchas jóvenes del pueblo tienen miedo de que les pase lo mismo que a Micaela y eso las lleva a reprimir cada vez más sus deseos.
La máxima autoridad religiosa es el cura Dionisio Martínez, y también se presenta su historia con mayor detenimiento. Es un hombre estricto, riguroso y severo. Se preocupa mucho porque los fieles cumplan a rajatabla los mandatos católicos. El hombre pretende controlar todos los movimientos de los habitantes del pueblo y los observa con atención. A medida que transcurren los capítulos, comienza a sentirse cada vez más preocupado porque presiente que ocurrirá algo terrible en el pueblo. Ante la inminencia de cambios políticos y morales, se va debilitando su autoridad: se enferma, pierde la capacidad de tomar decisiones y va siendo reemplazado por un cura más joven y flexible, el Padre Reyes. Al final de la novela, el cura Martínez tiene un colapso en medio de la misa.
En el curato, junto a Don Dionisio, también viven María y Marta, sus sobrinas, y Gabriel, un joven huérfano que ha adoptado como si fuera otro sobrino. Marta es la mayor; es muy responsable y respetuosa de los mandatos. Sabe que será soltera para siempre, pero se ilusiona con adoptar a Pedrito, un chico que queda huérfano y necesita los cuidados de alguna mujer. María, por el contrario, es rebelde, sueña con conocer las grandes ciudades y lee libros prohibidos a escondidas. Cuando llega la Revolución, María se suma a las filas de rebeldes y se va del pueblo para siempre. Gabriel, por su parte, parece un chico tranquilo y retraído hasta que conoce a Victoria, una mujer viuda, hermosa y elegante, que lo cautiva por completo. Al final de la novela, se cuenta que, con el apoyo de Victoria, Gabriel estudiará música en Europa.
Desde "Aquella noche" hasta "Pedrito" se narran los acontecimientos que tienen lugar en el pueblo durante 1909. El capítulo final, titulado "El Cometa Halley", es el más extenso de la novela y narra el transcurso de todo el año 1910, el de la Revolución Mexicana. En este segmento, continúan entrecruzándose las historias de los habitantes del pueblo, pero también se cuenta la llegada de tropas revolucionarias. Los rebeldes son en su mayoría campesinos y tienen el apoyo de algunos jóvenes estudiantes. Juntos entran al pueblo, exigen dinero a las familias más ricas y generan un gran alboroto. Algunos nativos del lugar se marchan con ellos para continuar la Revolución, como Damián Limón y María. Sin embargo, la mayoría se queda en el lugar y se refugia en la iglesia.
