После таинственной гибели матери юная американка Амелия выясняет, что её давно отсутствующий отец, вероятно, — сам Шерлок Холмс. С этой потрясающей вестью она оказывается на пороге его лондонской резиденции. Тем временем сам Холмс занят спасением доктора Ватсона и миссис Хадсон, захваченных в заложники преступным синдикатом под руководством Мориарти.
Находчивая девушка приходит на помощь великому детективу. Тот, используя дедуктивный метод и обширную сеть осведомителей, предпринимает попытки раскрыть загадку происхождения Амелии.