1947-et írunk. Az öregedő Sherlock Holmes (Ian McKellen) épp Japánból tér vissza, ahol egy erősítőnek hitt ritka növény után kutatva szembesülnie kellett a nukleáris háború pusztításával. A világtól elzárt tengerparti házacskájában Holmes méhészkedéssel tölti napjait, várja az elkerülhetetlen elmúlást. Bejárónője és annak fia, Roger, jelentik számára az egyetlen társaságot. Egykor oly éles elméje hanyatlásával viaskodva Holmes egyre inkább a fiúra támaszkodik, vele próbálja megoldani az esetet, ami nyugdíjba kényszerítette. Közben az élet és a szerelem nagy rejtélyeit is igyekszik sorra venni, mielőtt még túl késő lenne.
Rejtélyes gyilkosságok tartják rettegésben London városát; az eberek nem mernek az utcára lépni. A rendőrség tehetetlen, ezért a kiváló nyomozóhoz, Sherlock Holmes-hoz fordulnak segítségért. Sherlock és segítője, Dr. Watson a nyomozás során arra a megállapításra jut, hogy a tettes a legmagasabb társadalmi réteg tagjai között keresendő...
Úgy tűnik, sorozatgyilkos szedi áldozatait Londonban, Sherlock Holmes és dr. Watson pedig Gregson felügyelőt segíti a nyomok felderítésében. Holmes először Maude Fenwick révén kerül kapcsolatba az üggyel, aki felkéri arra, hogy járjon utána édesapjának, Sir George Fenwicknek, aki az utóbbi időkben meglehetősen furcsán viselkedik. A nyomozó egy rejtélyes és nagyon vonzó nő társaságában látja Sir Fenwicket, és mikor a nyomába szegődik, a nő elvezeti őt egy titokzatos hipnotizőr klubhoz, mi több, Holmes ősi ellenségéhez, Moriarty professzorhoz
Londonban egymást érik az ékszerrablások, a Scotland Yard tanácstalan, valakik pedig a gyönyörű énekesnőt, Miss Redet akarják gyanúba keverni. Egyedül a legendás Sherlock Holmes találhatja meg az igazi tolvajt - segédje, dr. Watson, na és persze Tom és Jerry közreműködésével. A nyomozás és az ügy megoldása azonban szinte gyerekjáték ahhoz a feladathoz képest, amit a béke fenntartása jelent az ádáz vetélytársak között, miközben a brit főváros utcáin, sikátoraiban, sőt háztetőin süvítenek, száguldanak, robognak és viharzanak az igazság nyomában. A tarka társaságot és a lehetséges elkövetők körét régi jó ismerőseink, Falatka, Mufurc, Droopy és sokan mások színesítik-bővítik tovább ebben az ellenállhatatlanul szórakoztató, akciódús és csavaros rajzfilmben.
Sherlock Holmes (James D'Arcy), a fiatal detektív máris nagy hírnévre tesz szert bámulatos logikájával és eredményességével. London sötét utcáin azonban rettenetes gyilkosságsorozat veszi kezdetét az ópiumkereskedelem feletti hatalom megszerzéséért, amelynek a hátterében a titokzatos Moriarty professzor (Vincent D'Onofrio) áll. Az a Moriarty, aki a szóbeszéd szerint a halottaiból támadt fel és fekete mágiával tartja rettegésben a várost.
Miután éveken keresztül megtartotta a titkát,az idős Watson elmeséli minden képzeletet felülmúló történetét.Holmes és Watson egy lángelme után nyomoznak, akiről úgy vélik, hogy szörnyeket tud rászabadítani az emberekre egyetlen jelzéssel.Egy hajótörés túlélője tengeri szörnyről számol be, aki lehúzta a hajójukat a mélybe,a londoniakat pedig egy dinoszaurusz tartja rettegésben,aki a város sebezhető pontjain portyázik Holmes-nak és Watsonnak meg kell állítania a gonosz zsenit, aki porig akarja rombolni Londont és meg akarja ölni a királynőt.