Sherlock Holmes býval nejchytřejším mužem salónu... až dosud. Na scéně je ovšem nový kriminalistický mozek - profesor Moriarty (Jared Harris), který se intelektuálně Holmesovi nejen vyrovná, ale jeho cit pro špatnost spolu s naprosto chybějícím pocitem svědomí mu vlastně může pomoci slavného detektiva předstihnout. Když najdou rakouského korunního prince mrtvého, podle důkazů, jak je interpretuje inspektor Lestrade (Eddie Marsan), to vypadá na sebevraždu.

Ale Sherlock Holmes usuzuje, že princ se stal obětí vraždy, která je navíc pouze kouskem větší a daleko a zlověstnější záhady, kterou zkonstruoval profesor Moriarty. Při výkonu služby spojené se zábavou Holmes najde stopu v podzemním pánském klubu, kde Holmes spolu se svým bratrem Mycroftem Holmesem (Stephen Fry) zapíjejí poslední noc svobody Dr. Watsona.

Právě tady se Holmes seznámí se Sim (Noomi Rapace), cikánskou kartářkou, která vidí víc, než prozrazuje. Vyšetřování se stává ještě nebezpečnějším, když se Holmes, Watson a Sim dostávají na starý kontinent. Prohnaný Moriarty je pořád o krok napřed a spřádá sítě smrti a zkázy. Všechno je součástí většího plánu, který, pokud vyjde, změní celé dějiny.