改编自艾丽·康威所著的小说，讲述一名谍战小说作家无意中发现自己是世界级特工，恢复记忆和技能后，开始向之前效力的神秘组织发起报复的故事。

破获接手的第一起案件后，伊诺拉·福尔摩斯（米莉·波比·布朗 饰）追随著名的哥哥夏洛克（亨利·卡维尔 饰）的脚步，开办了自己的侦探事务所，却发现女性职业侦探的生活并不像看上去那么容易。在她不得不接受成年后的冷酷现实，准备关闭事务所时，一个身无分文的不幸女孩为她带来了第一单生意：寻找失踪的妹妹。但事实证明，这个案子比想象的要复杂得多，因为伊诺拉即将踏入一个危险的新世界：从伦敦险恶的工厂和色彩缤纷的音乐厅，到社会最高阶层和贝克街 221B。随着致命阴谋的触发，伊诺拉需要朋友和夏洛克本人的帮助才能解开这个谜团。游

影片根据南希·斯普林格的《福尔摩斯小妹探案》系列小说改编，讲述埃诺拉16岁生日那天母亲突然失踪，她向哥哥们求助却发现，比起破解这个谜团，哥哥们更在意将她送去寄宿学校安定下来。于是埃诺拉逃去伦敦，开始自己的探案生涯，并且总能比哥哥们超前一步。