Молодая американка Амелия, чья жизнь перевернулась после трагической и загадочной гибели матери, получает ошеломляющие сведения. Её давно пропавший отец, согласно обрывочным уликам, может быть не кем иным, как самим Шерлоком Холмсом, величайшим детективом всех времен. Смешавшись с толпой на туманных уликах Лондона, она находит в себе решимость постучаться в дверь 221Б по Бейкер-стрит, неся с собой эту взрывную новость, способную потрясти основы мира знаменитого сыщика.

Однако её появление совпадает с моментом глубочайшего кризиса. Пока Амелия пытается осмыслить свое возможное происхождение, Шерлок ведет отчаянную борьбу против тени своего заклятого врага - преступного синдиката Мориарти. Похитив доктора Ватсона и миссис Хадсон, коварный противник держит самых близких Холмсу людей в заложниках, вынуждая его играть по чужим правилам. Неожиданно бойкая и наблюдательная девушка, унаследовавшая, кажется, не только вопросы, но и острый ум, становится его невольной союзницей. Используя всю мощь своего дедуктивного метода и запуская в действие обширную сеть лондонских информаторов, Холмс теперь решает две головоломки одновременно: как обезвредить смертоносную угрозу Мориарти и раскрыть окончательную правду о таинственной Амелии, которая может навсегда изменить его жизнь.