Im London der Gegenwart ermittelt Sherlock Holmes (Benedict Cumberbatch) gemeinsam mit dem Militärarzt Dr. John Watson für Scotland Yard. Holmes ist unfassbar arrogant und selbstgerecht und lässt das auch seine Mitmenschen spüren. Aber er ist ein genialer Denker und Analytiker, der kein noch so kleines Detail übersieht.

Die beiden bringen bei ihren (oftmals inoffiziellen) Ermittlungen so ziemlich jeden Täter zu Fall. Und selbst sein ewiger Gegenspieler Jim Moriaty (Andrew Scott) beißt sich ein ums andere Mal die Zähne an dem Meisterdetektiv aus.