Holmes og Watson står over for deres hidtil største udfordring i en mordefterforskning.

Sherlock og Joans nye job som konsulenter for Scotland Yard i London leder dem ind i sladderbladsbranchen, da en populær model bliver offer for et syreangreb.

Sherlock og Watson forsøger at opklare en avanceret sag i London, da en person tæt på dem bliver alvorligt såret af en ukendt gerningsmand hjemme i USA.

Sherlock tager ekstreme metoder i brug for at få hjælp til at rejse lovligt ind i USA. Imens hjælper Joan NYPD med at undersøge et mord på et lager.

I et forsøg på at fastslå om en eksplosion var banderelateret eller et terrorangreb, følger Sherlock og Joan hver deres spor i sagen.

Tech-milliardæren Odin Reichenbach hyrer Sherlock og Watson til at efterforske en personlig trussel, som han mistænker, kommer fra en i hans eget firma.

Odin Reichenbach præsenterer Holmes og Watson for et ekstraordinært tilbud om at hjælpe ham med at udvikle et program, der kan forudse fremtidige forbrydelser.

Holmes og Watson efterforsker mordet på en tyv, der levede af at stjæle fra andre kriminelle.

Cassie Lenue opsøger Holmes og Watson for at få hjælp til at opklare et mord, men de to detektiver får snart mistanke om, at Cassie har et andet, skjult motiv.

I kølvandet på mordet på en skulptør må Holmes og Watson afgøre, om en seriemorder, der ellers var gået i dvale, er genopstået.

Da Sherlock og Joans fjende, Odin Reichenbach, beder dem teste hans nye kriminalitetssystem, bliver de bekymrede for, om Odin gemmer på mere drastiske planer.

Holmes og Watson opsøger modvilligt Holmes' far for at få hjælp til at offentliggøre Odin Reichenbachs kriminalitetssystem.

Odin Reichenbach giver ved et uheld Holmes og Watson et forspring, der måske kan lede dem til de bevise, som skal til for at stille ham for en domstol.

Mens Holmes og Watson kæmper mod tech-milliardæren Odin Reichenbach, kommer der nyt frem om deres gamle fjende og Holmes' tidligere elsker, Jamie Moriarty.