沉浸在解决了第一桩案件的成就感中，艾诺拉·福尔摩斯（米莉·芭比·布朗饰）跟随著名人哥哥夏洛克（亨利·卡维尔饰）的脚步，开了自己的事务所，却发现身为女性侦探，接案没有想像中容易，被迫面对成人世界的冷酷现实。
就在快要撑不下去关门大吉之际，她遇上一个身无分文、骨瘦如柴的女孩，给了她第一份正式委托：替这个女孩寻找失踪的手足。不过，这个案件比原先预期的更为复杂，把艾诺拉带进危险的新世界：从伦敦阴森的工厂，到亮丽的音乐厅，再到最顶级的上流社会，以及著名的贝克街 221 号 B 室。致命阴谋的火苗已经燃起，艾诺拉必须适时向好友与神探夏洛克本人求助，一步步拆解谜团。新的冒险已经揭开序幕！