เชอร์ล็อค โฮล์มส์ นักสืบอัจฉริยะแห่งลอนดอน และดร.วัตสัน คู่หูผู้ซื่อสัตย์ ได้ร่วมกันไขปริศนาคดีฆาตกรรมสุดลึกลับที่เชื่อมโยงกับลอร์ดแบล็ควูด อาชญากรผู้มีชื่อเสียงในเรื่องศาสตร์ลึกลับ เมื่อแบล็ควูดถูกประหารชีวิตและกลับฟื้นคืนชีพขึ้นมาอีกครั้ง โฮล์มส์และวัตสันจึงต้องเข้าสู่การสืบสวนครั้งใหม่ที่ท้าทายยิ่งกว่าเดิม โดยมีเป้าหมายคือการหยุดยั้งแผนร้ายที่อาจเปลี่ยนแปลงโลกทั้งใบ

ระหว่างการสืบสวน โฮล์มส์ต้องเผชิญหน้ากับกลุ่มลับที่เกี่ยวข้องกับเวทมนตร์และการเมืองระดับชาติ พร้อมทั้งยังต้องรับมือกับไอรีน แอดเลอร์ ผู้หญิงลึกลับที่มีความสัมพันธ์ซับซ้อนกับเขา เส้นทางของความจริงค่อยๆ เปิดเผย เมื่อโฮล์มส์เริ่มเชื่อมโยงหลักฐานต่างๆ เข้าด้วยกันอย่างชาญฉลาด โดยใช้ทั้งตรรกะ วิทยาศาสตร์ และไหวพริบเฉพาะตัว