Hlavní postavou je Sherlock Holmes (Robert Downey Jr.), který kdysi býval nejchytřejším mužem salónu, ale tomu je konec. Na scéně se objevuje nový kriminalistický chytrák a je jím profesor Moriarty (Jared Harris), který se Sherlockovy vyrovná jak intelektuálně, tak má chybějící cit svědomí a to mu může pomoci v tom, aby Sherlocka předstihl.

Najednou se objevuje mrtvý rakouský korunní prince a vše podle důkazů nasvědčuje sebevraždě, jak je interpretuje inspektor Lestrade (Eddie Marsan). Avšak Sherlock si myslí, že princ se stal obětí  vraždy a také si myslí, že se stal obětí záhady, kterou zprostředkoval zlý profesor Moriarty.

Jednoho večera v podzemním pánském klubu, kde Sherlock se svým bratrem Mycroftem Holmem (Stephen Fry), zapíjejí svobodu Dr. Watsona, tak se Sherlock seznamuje s cikánskou kartářkou, která vidí víc, než mu říká. Vyšetřování se stává o to nebezpečnější, když se dostávají na starý kontinent a Moriarty je stále o krok vpřed.

Všechno je součástí velkého plánu, který by mohl změnit dějiny.