奧地利皇儲突然自殺案件,讓沉寂6個月的福爾摩斯(小羅伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 飾)再次啟動。這次,福爾摩斯有了一個強有力的對手——智力上與福爾摩斯相當的莫里亞蒂教授(傑瑞德·哈里斯 Jared Harris 飾)。為了調查清楚皇儲的自殺案件,福爾摩 斯與華生(裘德·洛 Jude Law 飾),在吉普賽占星師西姆(勞米·拉佩斯 Noomi Rapace 飾)的幫助下,和莫里亞蒂展開了在整個歐洲大陸上的較量,從英國到法國、德國……雖然被稱為最聰明的人,但是莫里亞蒂教授彷彿能預知福爾摩斯的行蹤,都能先一步福爾摩斯逃之夭夭。莫里亞蒂教授死亡名單上的人一個個被抹殺,歷史可能就此被改編,面對如此強大的對手,福爾摩斯如何應對?