아프가니스탄에서 부상을 입은 채 영국으로 돌아온 군의관 존 왓슨.전쟁의 기억을 떨치지 못한 채 괴로운 나날을 보내고 있던 왓슨은 우연히 천재탐정 셜록 홈즈를 알게 되고, 그의 룸메이트가 된다. 그리고 자신의 법의학 지식을 바탕으로 홈즈의 고문역할을 하게 된다. 한편, 런던에서는 의문의 자살 사건이 이어져, 사회가 혼란에 빠진다. 홈즈는 이 사건들이 자살이 아닌 살인임을 자신하며, 왓슨과 수사에 나서게 된다.

셜록은 한 친구로부터 한 은행 침입사건을 해결해달라는 부탁을 받는다. 조사결과, 침입자는 아무것도 훔치지 않았으며, 단지 벽면에 의문의 기호를 그려놓고는 사라진 것으로 드러났다. 그러나 수사 도중 한 은행직원의 시체가 발견되고, 셜록은 일련의 사건들이 중국 밀수조직과 연관된 것임을 밝혀낸다.

홈즈의 하숙집 근처에서 폭탄테러가 발생한다. 폭발 현장엔 한 금고가 놓여있었는데, 그 안에는 홈즈에게 보내는 폭발범의 메시지가 있었다. 그건 바로 인질의 목숨을 두고 자신과 두뇌싸움을 벌여보자는 것. 이제 홈즈는 12시간 안에 범인의 수수께끼를 풀어, 인질의 목숨을 살려야 하는 급박한 처지에 놓이게 된다. 그러나 범인은 홈즈를 궁지에 몰아넣기 위한 또 다른 음모를 꾸미고 있는 중인데...

셜록의 사건첩 중 가장 유명하고 음험한 '바스커빌의 개' 사건! 겁에 질린 한 남자, 그리고 다트무어의 황무지를 떠돈다는 공포의 괴물. 모두가 이 환각을 사실이라고 굳게 믿는 와중에, 셜록의 과학적인 수사와 천재적인 추리로 군 기지에 숨겨진 추악한 진실이 드러난다.

세계가 일찍이 본 적 없는 범죄의 천재, 제임스 모리아티. 셜록은 모리아티를 검거하고자 분투하지만 그는 오히려 제 발로 함정에 들어오는 기묘한 속임수를 편다. 모든 것이 셜록의 승리처럼 보였던 바로 그 때! 왓슨 박사와 셜록에게 소중한 사람들을 노리는 가장 치명적인 함정이 펼쳐지면서 셜록은 도저히 벗어날 수 없는 나락으로 추락하는데...