讲述初尝破案滋味的艾诺拉·福尔摩斯（米莉芭比布朗 Millie Bobby Brown 饰）意犹未尽，决定追随哥哥、名侦探夏洛克·福尔摩斯（亨利卡维尔 Henry Cavill 饰）的步伐，设立自己的侦探社。她万万想不到，原来女侦探生意这么难做。她无可奈何地接受成人世界的冷酷现实，打算关门大吉之际，身无分文的卖火柴女孩却找上门来。艾诺拉终于接到第一宗生意，受托为女孩寻回失散的姐妹。然而，这案件比她想像中复杂得多，艾诺拉更因此走进陌生之地，陷入险境。她去过伦敦阴森诡秘的工厂和绚丽堂皇的音乐厅，混入顶尖上流社会，甚至回到贝克街 221B。艾诺拉意识到一场流血阴谋将要爆发，不得不急召朋友和哥哥夏洛克帮忙，助她脱离困局。