Na Londres do século XIX, o notório detetive Sherlock Holmes (Robert Downey. Jr) e seu fiel assistente, o Dr. Watson (Jude Law), conseguem interromper uma série de assassinatos orquestrados pelo Lorde Henry Blackwood (Mark Strong).
Contudo, quando Blackwood aparentemente volta dos mortos, a dupla é chamada novamente para solucionar o caso antes que mais vidas sejam perdidas.
