Новый сериал предлагает свежий взгляд на знаменитую историю о великом британском сыщике. Главная героиня – юная американка по имени Амелия, чья жизнь меняется после трагической гибели матери. Она узнаёт шокирующую правду: вероятным отцом девушки оказывается Шерлок Холмс. Посетив его поместье, Амелия становится свидетелем того, как Шерлок противостоит могущественному преступному объединению, которое держит в плену близких ему людей – доктора Ватсона и мисс Хадсон, управляемых гениальным Мориарти. Амелия принимает решение оказать поддержку Холмсу, который, применяя свой метод логического анализа и связи с осведомленными лицами, пытается распутать тайну ее семьи. Это порождает сомнения в возможности того, чтобы Холмс был настоящим отцом Амелии.