La carriera di Amaro (Danny Pino) è a rischio e Benson (Mariska Hargitay) deve prendere una decisione che le cambierà la vita. Richard Belzer torna nel ruolo di John Munch.
Holmes torna a New York con una nuova apprendista e un rinnovato interesse a lavorare con il NYPD dopo il licenziamento dall'MI6. Ma il capitano Gregson non lascerà che torni a collaborare con il dipartimento senza il permesso di Watson.
Quando un rivoluzionario software di intelligenza artificiale viene rubato, Sherlock accetta il caso, ma si rivolge a Joan per la sua risoluzione quando si accorge di essere più interessato a confutare il computer che a trovare il ladro.
Sherlock aiuta un genio della matematica della sua rete di esperti "insoliti" dopo che questi è inciampato su un corpo mentre partecipava a una gara di enigmi matematici.
Carrie mette in gioco la propria vita per far uscire la sua squadra dal Pakistan.
