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...

　　影片围绕间谍小说作家叶利·康韦（布莱丝·达拉斯·霍华德BryceDallasHoward饰）的作品展开。叶利的小说讲述神秘特工阿盖尔（亨利·卡维尔HenryCavill饰）及其瓦解全球间谍集团的任务，而小说中的情节却意外开始与真实间谍组织的秘密行动出现惊人的一致。在特工艾登（山姆·洛克威尔SamRockwell饰）的陪同下，叶利带着猫咪阿尔菲（Chip饰）穿越世界，竭力赶在间谍组织的杀手们行动...