Ο Ρόμπερτ Ντάουνι Τζ., με τον πρωταγωνιστικό ρόλο στην ταινία αυτή, διεκδικεί την Χρυσή σφαίρα Α' Ανδρικού ρόλου στην κατηγορία κωμωδία ή μιούζικαλ.

Στη δυναμική νέα μεταφορά του διάσημου ήρωα του σερ Άρθουρ Κόναν Ντόιλ, ο Ρόμπερτ Ντάουνι Τζούνιορ υποδύεται τον θρυλικό ντετέκτιβ Σέρλοκ Χολμς. Με μαχητικές ικανότητες εξίσου δεινές με τη διάνοιά του, ο Χολμς επιστρατεύει τις μοναδικές μεθόδους του για να φτάσει στην καρδιά της υπόθεσης, φτάνοντας εκεί που κανείς δεν θα φανταζόταν να πάει για να βρει πράγματα που κανείς άλλος δεν θα μπορούσε να δει.[[par_break]]

Ο Τζουντ Λο ενσαρκώνει τον επί πολλά χρόνια συνεργάτη του Χολμς, Δρ. Γουότσον, για τον οποίο αυτή η υπόθεση μπορεί να είναι και η τελευταία καθώς ετοιμάζεται να παντρευτεί. Η Ρέιτσελ ΜακΑνταμς υποδύεται την Αϊρίν Άντλερ, μια γυναίκα απ΄ την Αμερική, γοητευτική και επικίνδυνη, της οποίας η θυελλώδης σχέση με τον ντετέκτιβ αποτελεί για τον ίδιο τον μοναδικό γρίφο που δεν μπορεί να λύσει. Ο Μαρκ Στρονγκ ενσαρκώνει τον λόρδο Μπλάκγουντ, του οποίου η διάνοια σε συνδυασμό με την ανηλεή φιλοδοξία του, τον καθιστούν εξαίσιο αντίπαλο. Ο Έντι Μάρσαν αναλαμβάνει τον ρόλο του Επιθεωρητή Λεστράντ της Σκότλαντ Γιαρντ, ο οποίος είναι ταυτόχρονα εντυπωσιασμένος και απογοητευμένος από τον σπουδαίο Σέρλοκ Χολμς.

Υπόθεση: Ο Σέρλοκ Χολμς απέκτησε φήμη καταφέρνοντας να ανακαλύπτει την αλήθεια ακόμα και στα πιο περίπλοκα μυστήρια. Με τη βοήθεια του Δρ. Τζον Γουότσον, του πιστού του συνεργάτη, ο φημισμένος ντετέκτιβ μπορεί να αντιμετωπίσει και να εξουδετερώσει εγκληματίες κάθε τύπου, βασιζόμενος είτε στην εξαιρετική παρατηρητικότητα και αναλυτικότητά του είτε στην ωμή δύναμη της γροθιάς του.
Σύννεφα που προμηνύουν καταιγίδα συγκεντρώνονται πάνω από το Λονδίνο. Μια απειλή που σαν αύτη δεν έχει αντιμετωπίσει ποτέ ο Χολμς... και ακριβώς η πρόκληση που αποζητούσε.

Μετά από μια σειρά βίαιων και τελετουργικών δολοφονιών, ο Χολμς και ο Γουότσον καταφθάνουν πάνω στην ώρα για να σώσουν το τελευταίο υποψήφιο θύμα και να αποκαλύψουν τον δράστη: τον αμετανόητο Λόρδο Μπλάκγουντ. Καθώς πλησιάζει ο προγραμματισμένος απαγχονισμός του, ο Μπλάκγουντ – που έχει τρομοκρατήσει τόσο τους συγκρατούμενούς του, όσο και τους φύλακες λόγω των σχέσεών του με σκοτεινές και ισχυρές δυνάμεις – προειδοποιεί τον Χολμς ότι ο θάνατος δεν μπορεί να ασκήσει καμία εξουσία πάνω του. Αντιθέτως, η εκτέλεσή του εξυπηρετεί απόλυτα τα σχέδιά του.
Και όταν ο Μπλάκγουντ θα τηρήσει την υπόσχεσή του, η "ανάστασή" του πανικοβάλλει το Λονδίνο και προκαλεί σύγχυση στην Σκότλαντ Γιαρντ. Για τον Χολμς όμως, το παιχνίδι έχει μόλις αρχίσει.

Στον αγώνα ενάντια στο χρόνο για να ανακόψουν τη φονική συνωμοσία του Μπλάκγουντ, ο Χολμς και ο Γουότσον βυθίζονται στον κόσμο των σκοτεινών τεχνών και των εντυπωσιακών νέων τεχνολογιών. Ένα κόσμο όπου η λογική αποδεικνύεται κάποιες φορές ότι είναι το καλύτερο όπλο κατά του εγκλήματος... αλλά και όπου ένα καλό δόλωμα μπορεί να είναι αρκετό.