ジョン・ワトスン医師の死後50年が経過し、遺言に従って銀行に保管されていた未発表の記録が公開された。19世紀末のロンドン。私立探偵シャーロック・ホームズはロシアのプリマバレリーナから強引な求婚を受ける。ホームズは探偵業の助手であるワトスン医師と同性愛の関係にあると偽り求婚から逃れたが、それを知ったワトソンを激怒させてしまう。この騒動から一息ついた彼らの元に、記憶喪失の女性が運び込まれた。ホームズの機転により記憶を取り戻した彼女ガブリエルの依頼で、ホームズ達は行方不明の彼女の夫を探し始める。
宝石泥棒のせいでロンドンは大混乱！この事件を解決できるのは、かの有名なシャーロック・ホームズと助手のワトソン、そして忘れてはならない我らがトムとジェリー！真相解明のためロンドンの町中を縦横無尽に駆け回るトムとジェリー、そしてタフィ、スパイク、ドルーピーらおなじみのキャラクターたちも登場。古典推理劇とエネルギッシュなアニメーションが見事に融合した痛快エンターテイメント！
名探偵として名声を欲しいままにしていたホームズとワトソン。そんなホームズは自身のサプライズ誕生日パーティーにて偶然モリアーティ教授からの脅迫状を発見する。そこには女王の殺害予告が書かれていて…プロレスラーとの突然の決闘や女王の殺害未遂を乗り越えながら、天才的なひらめきで彼らはこの難事件を解決できるのか？