En kväll i juli 1965 påträffas en ung kvinna död i sitt hem i ett idylliskt radhusområde söder om Stockholm. Polisen avfärdar det först som självmord, men snart står det klart att hon blivit mördad. Men av vem och hur? Därmed inleds den största och mest komplicerade mordutredningen i Sverige före Palmemordet. Den legendariske kommissarien G.W. Larsson leder arbetet.
Mordet väcker stor uppmärksamhet, och även stor skräck, för det visar sig att gärningsmannen gått till verket med stort raffinemang, och utredarna fruktar en upprepning. När mördaren till slut grips visar det sig att han funnits under polisens näsa hela tiden. Och inte nog med det: han frikänns sensationellt nog i tingsrätten.
Söndagsvägen, som bygger på djupgående arkivstudier och intervjuer, är inte bara den sanna berättelsen om ett brott, utan är även en skildring av Sverige under rekordårens topp, och då inte bara av dess välstånd och framtidsoptimism, utan även av dess förträngda och mörka undersida.