Kada austrijskog princa pronađu mrtvog, inspektor Lastrade, vođen materijalnim dokazima zaključuje da je reč o samoubistvu. Ali Sherlock Holmes ipak tvrdi da je princ ubijen i da je to samo jedan deo mnogo veće i smišljenije slagalice koju je dizajnirao profesor Moriarty.

Kombinujući posao sa zadovoljstvom, Holmes prati tragove i otkriva tajni klub u kojem pristup imaju samo muška gospoda, gde on i njegov brat Mycroft Holmes (Stephen Fry) nazdravljaju sa dr Watsonom (Jude Law) povodom njegove poslednje večeri kao nezenja. Na tom istom mestu Holmes sreće Sim (Noomi Rapace), Ciganku gataru, koja vidi više nego što priznaje i koja je, zbog svog nesvesnog učešća u ubistvu princa, sledeća meta ubice. Holmes jedva uspeva da joj spase život, zbog čega ona, nevoljno, pristaje da mu pomogne.

Istraga postaje sve opasnija i opasnija kako Sherlock, Watson i Sim putuje preko kontinenta od Engleske preko Francuke, Nemačke pa sve do Švajcarske. Ali lukavi Moriarty je uvek, čini se, jedan korak ispred i ispreda svoju mrežu smrti. Ukoliko uspe njegov destruktivni plan će direktno uticati na tok istorije.