伊诺拉（米莉·博比·布朗 Millie Bobby Brown 饰）即将迎来她的16岁生日，然而在这个特别的日子里，她的母亲（海伦娜·伯翰·卡特 Helena Bonham Carter 饰）却神秘地消失了。为了寻找她母亲的下落，伊诺拉接受了大名鼎鼎的名侦探夏洛特福尔摩斯（亨利·卡维尔 Henry Cavill 饰）和麦考夫（山姆·克拉弗林 Sam Claflin 饰）成为自己的监护人。他们人展开了场关于现实和推理的冒险旅程，究竟他们能否找到伊诺拉的母亲呢？