После таинственной гибели матери юная американка Амелия выясняет, что её давно исчезнувший отец, вероятно, — легендарный Шерлок Холмс. Потрясённая этим открытием, она оказывается у порога его лондонской квартиры. Тем временем сам Холмс отчаянно пытается освободить доктора Ватсона и миссис Хадсон, захваченных преступным синдикатом под руководством Мориарти.
Находчивая девушка неожиданно становится союзницей великого детектива в этой опасной схватке. Холмс же, применяя свою дедуктивную методику и обширную сеть осведомителей, параллельно начинает расследование, чтобы раскрыть истину о происхождении Амелии.