นักสืบ เชอร์ล็อก โฮมส์และ ดร. โจน วัตสัน ผู้เงียบขรึม ได้ใช้ความสามารถที่สุดโต่ง ในการอ่านผู้คน และวิเคราะห์ อาชญากรรม เพื่อช่วยเหลือตำรวจนิวยอร์คในการปิดคดีที่ยากๆ

เชอร์ล็อก โฮมส์ ได้ใช้อำนาจเพื่อมาเป็นที่ปรึกษาในคดีฆาตกรรมชายคนหนึ่งในอะพาร์ตเมนต์ของเขา จอน ไมเคิล ฮิลล์ ร่วมแสดงด้วย

เชอร์ล็อกและวัตสัน ได้เป็นที่ปรึกษาเกี่ยวกับคดีลักพาเด็ก ที่เกี่ยวข้องกับฆาตกรต่อเนื่อง ที่ได้ฉายาว่า "บอลลูนแมน" เพราะทิ้งลูกโป่งไว้ในสถานที่เกิดเหตุทุกครั้ง

เชอร์ล็อกและโจนได้รับการว่าจ้างให้ตามหาผู้บริหารบริษัทการลงทุนที่หายไป ซึ่งพบว่าเสียชีวิตจากการใช้ยาเฮโรอีนเกินขนาด ซึ่งเชอร์ล็อกมั่นใจว่าไม่ใช่เรื่องบังเอิญ หลังจากระบุตัวเหยื่อได้ เขาสงสัยว่าฆาตกรต่อเนื่องกำลังไต่อันดับขึ้นไปในบริษัท เชอร์ล็อกตระหนักว่าเลขาของชายคนนั้น ได้รับประโยชน์จากการที่นายจ้างของเธอรวดเร็ว โจนถูกบังคับให้บอกความจริงเรื่องงานของเธอกับเชอร์ล็อกแก่ผู้กองเกร็กสัน...

เชอร์ล็อก พยายามค้นหาว่า ใครเป็นผู้ฆ่าผู้ป่วยอ่อนแอ และระยะสุดท้าย ที่ทำให้ดูเหมือนการตายอย่างธรรมชาติ ดารารับเชิญ อนิกา โนนิ โรส

เชอร์ล็อก พยายามพิสูจน์ว่า ศพหนึ่งได้เสียชีวิตก่อนที่เครื่องบินจะตก

เชอร์ล็อก ปิดคดีฆาตกรรมมาสองครั้ง ที่มีพันธุกรรมเหมือนกัน ซึ่งฆาตกรเคยลงมือ เมื่อ 13 ปีที่แล้ว ดารารับเชิญ แคลลี่ ธอร์น

หลังการระเบิดที่คร่าชีวิตไปสองคน ทำให้เชอร์ล็อกตระหนักว่า อาชญากรรมที่สงบนั้นมันกลับมาแล้ว ดารารับเชิญ ลิซ่า เอเดลสติน และอาโต เอสแซนโด

เชอร์ล็อก ได้ใช้ทักษะประจำตัวของเขา ในการค้นหาฆาตกรที่ฆ่าอาจารย์ในวิทยาลัย

เชอร์ล็อก ถูกเรียกให้มาสืบสวนหาผู้บุกรุกห้องนิรภัยที่ชื่อว่า "เดอะเลวีอาธาน" ที่ไม่มีใครถอดรหัสได้ ดารารับเชิญ เฟรดา ฟอห์ เชน

เชอร์ล็อกและวัตสัน สืบสวนคดีฆาตกรรมผู้จัดการโรงแรมระดับไฮเอนด์ ซึ่งมีผู้พบศพเขาอยู่ในเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรม

เชอร์ล็อก มารวมตัวกับ "เอ็ม" อาชญากรชาวอังกฤษ ที่ติดตามเขามาจากนิวยอร์ค ดารารับเชิญ วินนี่ โจนส์

ระหว่างถูกพักงานที่นิวยอร์ค เชอร์ล็อกได้สืบสวนคดีชนแล้วหนี ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีสมคบคิด

เชอร์ล็อก ไล่ตาม มาร์ติน เอนนิส อาชญากรที่คาดเดาไม่ได้ ก่อนที่เขาจะก่ออาชญากรรมอีก ดารารับเชิญ เทอร์รี่ คินนี่ย์ และคารี แมตเช็ตต์

เชอร์ล็อก สืบสวนหาคนที่ลักพาตัวลูกสาว รีห์ส อดีตพ่อค้ายา ดารารับเชิญ จอห์น ฮันนาห์

เชอร์ล็อก สืบสวนสิ่งที่เขาเชื่อว่า จะเปิดและปิดคดี คนที่ทำร้ายนักสืบเบลล์

เชอร์ล็อก สืบสวนคดีมหาเศรษฐีใจบุญที่เชื่อว่า การเจ็บป่วยของเขาเกิดขึ้นอย่างมีจุดประสงค์

โจนฉายเดี่ยวทำคดี ที่ภรรยาส่งวิดีโอบอกเลิกสามี และมีการฆาตกรรมเกิดขึ้นที่ชานชาลารถไฟใต้ดิน

เชอร์ล็อกและโจน พยายามป้องกันการโจรกรรม ห้องเก็บเงินที่ใหญ่ที่สุดในประเทศ ในช่วงระหว่างเทศกาล นอร์อีสเตอร์

เชอร์ล็อกและโจน ตามหาผู้สมรู้ร่วมคิดในการข่มขู่ ซึ่งมุ่งเป้าไปที่ครอบครัวเหยื่อที่ถูกข่มขืน

เชอร์ล็อก ตามล่ามอริอาร์ตี เมื่อเซบาสเตียนบอกว่า เหยื่อที่ตายด้วยหัวใจวายนั้น อยู่ในรายชื่อที่มอริอาร์ตี จะฆ่า ดารารับเชิญ วินนี่ โจนส์ และเมอร์เรย์ อับบราฮัม

เชอร์ล็อกตกลงรับคดีจากชายที่อ้างว่า เป็นมอริอาร์ตี โดยหวังว่า จะนำเขาไปพบศัตรูที่เขาตามหา ดารารับเชิญ นาตาลี ดอร์เมอร์

ภาพย้อนหลังเผยให้เห็นความสัมพันธ์ของเชอร์ล็อกกับไอรีนเมื่อสองปีที่แล้ว รวมถึงการ "อนุรักษ์" งานศิลปะโบราณของเธอด้วยการกลับไปที่พิพิธภัณฑ์ด้วยการปลอมแปลงภาพวาดของเธอ แทนที่จะเป็นต้นฉบับที่ได้รับการบูรณะ ไอรีนถูกทรมานทางจิตใจเป็นเวลาเจ็ดปีแล้ว เชอร์ล็อกตัดสินใจพาไอรีนไปรักษา เจ้าหน้าที่ทำเชอร์ล็อกบาดเจ็บและเปิดเผยว่ามอริอาร์ตีเป็นผู้หญิง ไอรีนยิงเจ้าหน้าที่เสียชีวิต เชอร์ล็อกก็เลยตระหนักว่า...

การกลับมาของไอรีน คนรักเก่าเชอร์ล็อก ทำให้เขาลำดับเหตุการณ์ที่ทำให้เขาพลาดติดยาเสพติด และสามารถคลี่คลายเรื่องวุ่นวายในอดีตได้ ภาคจบ

โฮมส์และวัตสันเดินทางไปลอนดอน เพื่อช่วยตามหาที่ปรึกษาเดิมและไขคดีที่ยังไม่คลี่คลาย ขณะเดียวกัน ไมครอฟท์ โฮมส์ น้องชายของ เชอร์ล็อก ได้เปิดเผยความลับบางอย่างของเขา ในตอนเริ่มต้นของซีซันที่สอง

เมื่อนักคณิตศาสตร์คนหนึ่งเสียชีวิต โฮมส์และวัตสันจึงต้องไปไขคดีฆาตกรรม และจุดประสงค์ของสมการที่ต้องปกป้อง ขณะเดียวกัน ลูกชายของคนไข้ที่เธอทำเสียชีวิตได้มาเรียกร้องเงินจากเธอ

เมื่อนักคณิตศาสตร์คนหนึ่งเสียชีวิต โฮมส์และวัตสันจึงต้องไปไขคดีฆาตกรรม และจุดประสงค์ของสมการที่ต้องปกป้อง ขณะเดียวกัน ลูกชายของคนไข้ที่เธอทำเสียชีวิตได้มาเรียกร้องเงินจากเธอ

เมื่อโฮมส์และวัตสัน ออกตามหาผู้ปล่อยข้อมูลลับรั่วไหล ทำให้ชีวิตของพวกเขาตกเป็นเป้าหมายของกลุ่มนักเคลื่อนไหวทางไซเบอร์ ขณะเดียวกัน โจนได้รับคำแนะนำจากเพื่อนให้สมัครใช้บริการหาคู่ออนไลน์

โฮมส์และวัตสันพบว่า กำลังขุดคุ้ยเข้าไปในโลกอันมืดมิดเพื่อค้นหาฆาตกร เมื่อพวกเขาศพอดีตนักฆ่า ขณะเดียวกันวัตสันช่วยเพื่อนสนิทตามหาชายลึกลับ

มีโจรบุกรุกบ้านของผู้กองเกร็กสัน โฮมส์และวัตสันได้พยายามตามหามือปืนสวมหน้ากาก ก่อนที่เขาจะลงมืออีก ขณะเดียวกันผู้กองเกร็กสันต้องให้ข้อมูลเเรื่องชีวิตส่วนตัวของเขาแก่ทีม

ไมครอฟต์ น้องชายของเชอร์ล็อค มานิวยอร์กเพื่อขอความช่วยเหลือจากโฮมส์และวัตสัน ให้ไขคดีของอดีตคู่หมั้นของเขา ขณะเดียวกันเชอร์ล็อกก็ลำบากในการยอมรับความสัมพันธ์ของ ไมครอฟต์และโจน

เมื่อสาวสวยถูกฆาตกรรม โฮมส์และวัตสันต้องสืบสวนหาความสัมพันธ์ของเธอกับซีอีโอมหาเศรษฐี ขณะเดียวกันไมครอฟต์ยื่นเรื่องให้เชอร์ล็อกย้ายกลับลอนดอน

โฮมส์และวัตสันค้นพบตัวตนของฆาตกรต่อเนื่อง ซึ่งเป็นคดีที่ปิดไม่ลง และเขายังพบว่าตัวเองเข้าไปเกี่ยวข้องกับตำรวจนิวยอร์ก

เมื่อการสืบสวนผิดพลาด เชอร์ล็อกจะต้องเป็นพยานอย่างเป็นทางการ ซึ่งเป็นอันตรายต่ออนาคตของเขาและวัตสันกับตำรวจนิวยอร์ค

When a hedge fund manager who was also running a Ponzi scheme is murdered, Holmes and Watson must determine which of his clients is guilty. Also, Sherlock contemplates sponsoring a fellow recovering addict.

Holmes and Watson come face to face with Moriarty when their one-time adversary is brought in as a consultant on a kidnapping case. Meanwhile, Detective Bell continues his struggle on the road to recovery.

When a body is found in a barrel, Holmes and Watson launch an investigation into the mafia’s ties to the murder. Meanwhile, Sherlock attempts to make amends with Detective Bell.

Joan discovers an unsolved murder connected to a rare prehistoric fossil when she reviews one of Sherlock's cold cases; Sherlock's responsibilities as a sobriety sponsor cross personal boundaries.

Holmes’ latest investigation takes him inside a professional dance company when an up-and-coming ballerina is murdered. Meanwhile, Watson embarks on a solo enquiry to find a homeless veteran when his friend alleges he was abducted.

Tensions rise when Holmes and Watson are forced to partner with Gareth Lestrade, Sherlock’s former Scotland Yard colleague, on a bombing investigation.

Holmes and Watson consult on a case in which a man suspected of murdering his wife years ago receives a ransom demand for her safe return. Meanwhile, Lestrade overstays his welcome at the brownstone and seems unwilling to leave.

When a famous cancer researcher is found dead, Holmes and Watson must determine if the scientist’s untimely demise was tied to his latest cutting-edge invention. Meanwhile, Bell is finally cleared to re-enter the field.

A serial killer known for biting his victims appears to be killing again, even though he was presumed dead.

A pickpocket dies of anthrax poisoning, putting Holmes and Watson on the trail of the toxin’s source in order to prevent more deaths.

When Sherlock’s brother Mycroft makes a surprise return to New York, his motivations cause discord between Sherlock and Joan. Meanwhile, a missing person case takes Sherlock and Joan inside the world of unmanned aeronautics.

Business becomes personal for Sherlock when he is forced to partner with his estranged brother, Mycroft, to solve a case with life-or-death consequences.

Holmes and Watson come into contact with MI-6, the British intelligence agency, when a standard murder investigation turns out to have international and political implications. Meanwhile, in the wake of a crisis, Watson reevaluates her relationships with Sherlock and his brother, Mycroft.

Rising tension between Sherlock and Joan brings their partnership to a crossroads, but they endeavor to put their differences aside while they help Sherlock's brother, Mycroft, who faces accusations of treason and murder.