הולמס חוזר לניו-יורק עם שולייה חדשה ורצון לעבוד עם משטרת ניו-יורק לאחר שפוטר מהאם-איי-6. ג'ואן, הבלשית הפרטית של המשטרה, צריכה לאשר את בקשתו להצטרף למחלקה.

הולמס ו-ווטסון עובדים ביחד על חקירת רצח כפול. קיטי מקנאה במערכת היחסים שלהם, וזה משפיע על עבודתה.

גאון מתמטיקה, שהוא חלק מהמומחים ה-"בלתי-רגילים" של שרלוק, נתקל בגופה בזמן שהוא משתתף בתחרות מתמטיקה. בינתיים ג'ואן מגלה על עברה של קיטי.

תוכנה של בינה מלאכותית נגנבת, ושרלוק מגייס לעזרתו את ג'ואן. ג'ואן מתעמתת איתו על המניע שהוביל אותו ליצור קשר עם חבר שלה ללא ידיעתה.

הולמס ו-ווטסון חוקרים גניבה של מפה נדירה, בעוד הולמס ממשיך להתערב בחייה הפרטיים של קיטי.

ג'ואן מנסה לאתר אישה הנעדרת כבר 5 שנים, והרמז היחיד הוא הריח שנותר במקום האחרון שהייתה בו. בינתיים, הקשר של ג'ואן עם חבר שלה נבחן כאשר גבר מעברה מבקש את עזרתה.

הולמס ו-ווטסון משתפים פעולה עם משטרת ניו-יורק לאחר ששוטר נורה. במקביל, שרלוק מחפש אחר בלוגר המפיץ פרטים אישיים מפגישות הגמילה שלו.

אחות שעבדה בעבר עם ג'ואן מבקשת את עזרתה בחיפוש אחר קולגה. בינתיים שרלוק נאבק עם הפיכחות שלו, לאור תהליך הגמילה המונוטוני.

ג'ואן ושרלוק חוקרים את מותו של מומחה בוטניקה וגנטיקה מבריק ונאה, וג'ואן מגיעה להחלטה חשובה העשויה להשפיע לרעה על שרלוק.

ג'ואן מתחילה את עבודתה החדשה כחוקרת בחברת ביטוח, אבל תשומת הלב שלה מוסטת לכיוון אחר כאשר היא מצטרפת לשרלוק במשימתו להיפטר מאיום על קיטי.

שרלוק וג'ואן מגבירים את מאמציהם לעזור כאשר קיטי מתפרקת כתוצאה מהאיום על חייה. מקורה של מערכת היחסים של שרלוק וקיטי מתגלה.

אדם שגבה חובות נרצח, ושרלוק וג'ואן מנסים לצמצם את רשימת החשודים הארוכה. אנדרו מעלה בדרגה את מערכת היחסים שלו עם ג'ואן, כאשר הוא מבקש ממנה לפגוש את אביו.

אירוע בלתי צפוי גורם לווטסון ליצור קשר עם אלנה מארץ', פושעת מורשעת שהיא עזרה לשים מאחורי הסורגים. הולמס חובר לבלש בל בחקירת שוד בגן חיות.

שרלוק וג'ואן חוקרים מקרי רצח בהם הרוצח משאיר מעטפות עם מזומנים על הקורבנות. כאשר ג'ואן סובלת ממשבר אישי, שרלוק מגיב במחווה נחמדה.

הולמס חוקר את עצמו כאשר הוא נהיה חשוד ברצח שקרה בזמן שהוא היה מכור.

צעירה שנקלעה לתאונת דרכים נרצחת וגופתה מוקפאת, מה שמוביל לחברה מפוקפקת לקריוגניקה, שלקוח שלה נרצח ע"י אותו רוצח. אימא של ווטסון חושדת שאחיה בוגד באשתו ומבקשת ממנה לשוחח איתו.

נהג הסעות נהרג כאשר מונית דורסת אותו, והולמס ו-ווטסון חוקרים האם מדובר בקנאה מקצועית. בינתיים רומן לא מחייב שיש להולמס עם יועצת שלו נהיה מורכב ברגע שיש לה בקשה מיוחדת.

אחד ממנהיגי קבוצת ההאקרים "כולם" מבקש עזרה משרלוק בבירור לגבי יריב בארגון, אך כעבור זמן לא רב היריב נרצח וכל הראיות מצביעות עליו כחשוד העיקרי...

הבלשים חוקרים רצח של אדם סקפטי שהפריך טענות על-טבעיות, דתיות ומדעיות, ובתו של גרגסון מבקשת מג'ואן עזרה מקצועית.

שני פרמדיקים נהרגים במהלך חטיפה. הולמס ווטסון מצטרפים למרדף אחר הרוצח והאישה שהוא חטף. בינתיים הולמס מגלה מידע חדש על הספונסר שלו בשיקום.

שופט נמצא מת, ועל הולמס ווטסון לאתר את החשודה העיקרית ברצח, אסירה במנוסה.

חוקר ממשרד החקלאות נרצח, והולמס חושד שהוא נרצח משום שהוא גילה מהי הסיבה לעלייה החדה בהפרעת התמוטטות המושבה, שגרמה למותן של מאה מיליון דבורים. גרגסון מקבל הצעה לקידום ומבקש מווטסון לבחון את מחליפתו.

פרק 24 ואחרון לעונה. אלפרדו, מלווה הגמילה של הולמס, נעלם, והולמס צולל אל תוך חייו בחיפוש אחר רמזים.