夏洛克·福爾摩斯卷入了一場涉及宿敵莫里亞蒂教授的邪惡陰謀，最終與一位母親最近被謀殺的年輕美國土著婦女阿米莉亞·羅哈斯聯手。在他們合作破案的過程中，阿米莉亞也開始證明這位大偵探就是她失散多年的父親。