福尔摩斯因为过分的寂寞，整日注射可卡因，他的好友华生医生强烈反对他这样摧残自己的身体。一天，福尔摩斯接到一封神秘的请帖，邀他去观看苏联芭蕾舞。芭蕾舞演员彼得洛娃，希望和福尔摩斯结合，因为她想要个孩子，还希望孩子父亲的智能…

奥地利皇储突然自杀案件，让沉寂6个月的福尔摩斯（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）再次启动。这次，福尔摩斯有了一个强有力的对手——智力上与福尔摩斯相当的莫里亚蒂教授（杰瑞德·哈里斯 Jared Harris 饰）。为了调查清楚…