兄弟的女友夏洛克·福尔摩斯卷入了一场涉及宿敌莫里亚蒂教授的邪恶阴谋，最终与一位母亲最近被谋杀的年轻美国土著妇女阿米莉亚·罗哈斯联手。在他们合作破案的过程中，阿米莉亚也开始证明这位大侦探就是她失散多年的父亲。