夏洛克·福尔摩斯深陷一场与宿敌莫里亚蒂教授有关的险恶阴谋之中，期间，他与一位近期遭受丧女之痛的年轻美国土著女性阿米莉亚·罗哈斯携手共进。在携手解决此案的过程中，阿米莉亚亦逐渐揭示了这位著名侦探正是她多年失散的父亲。