一个家庭女教师被主人要求剪短头发、穿蓝色衣服、背对窗户而坐等做一些奇怪的事，女教师渐渐发现了一些不同寻常的现象，偷窥自己的陌生男人、关着人的屋子、主人的怪异举动、凶猛的大狗……这些都让她感到惊惧和好奇。最终在福尔摩斯的帮助下一切谜团都解开了。

凌晨，诺伍德发生大火，富有的户主一位当地有名的建筑商尸骨无存。火灾现场的大致情况如下：卧室的床无人睡过。保险柜门敞开，有激烈格斗的迹象，有少量血迹及沾血的橡木手杖一根。之前曾上门拜访建筑商的年轻律师成为最大嫌疑人并被警察逮捕。当然，福尔摩斯有他独到的见解，他坚定地认为：凶手另有其人，而且他已经找到!

一位医生得到陌生人的资助，得以自行挂牌行医，但该名赞助人奇怪得很，一直住在医生的楼上，又十分害怕陌生人，不过多年来医生与赞助人都相安无事，最近有病人偷在家中走动，令赞助人变得歇斯底里，于是向福尔摩斯请教。福尔摩斯上门后发现让该名赞助人有很多隐瞒，故此不能插手。过了数天，该名赞助人被人谋杀，福尔摩斯才得知该名赞助人曾经私吞赃款赃，故有人装成病人入内杀他。

1890年秋季，华生医生前往拜访福尔摩斯，从而得悉长了一头红发的当铺商人杰贝兹·威尔逊遇到的奇怪事件。两个月前杰贝兹当铺的伙计文森特·斯波尔丁告诉他关于红发会的消息，按照文森特的说法，红发会是依照美国一名红发百万富翁的遗嘱设立，用遗产的利息让红头发的男子有个舒适的差事。所以只要入选，就可以只干很少工作，每年拿到二百英镑的津贴。杰贝兹随后参加了有许多人参与的申请并中选，他要完成的任务是每天上午十点到下午两点在一个指定房间里抄写《大英百科全书》，期间绝对不得离开。杰贝兹对这个任务觉得奇怪，但还是接受了。随后的两个月杰贝兹认真抄写，几乎已经抄完了所有A开头的词条。但是，当他周六去上班时，发现一张卡片钉在门上，写着“红发会已经解散”，他觉得震惊，随后又发现红发会负责人的地址和名字也是编造的，这让他来求助福尔摩斯。福尔摩斯询问了伙计文森特的情况，得知他是在一个月前被雇佣的，人很灵巧，却只要一半的薪水，其爱好是喜欢在当铺周围拍照。随后福尔摩斯和华生前往当铺附近调查，不断的敲打人行道，并借问路为名和伙计见了面。之后福尔摩斯联系了当铺附近的银行负责人和苏格兰场警官琼斯，深夜守候在银行中的地下金库中，当文森特（实际上是惯犯约翰·克莱）从当铺到银行的地道里出现之时，抓住了他和他的红头发同伙，即红发会的那位负责人。

然而，幕后最终主使者莫里亚蒂却对福尔摩斯的再三阻挠感到气愤，他决定要制作一个对福尔摩斯不利的阴谋。

被法国政府邀请的福尔摩斯，前往巴黎去破获卢浮宫的《蒙娜丽莎》被盗案，不想此案竟然是莫里亚蒂所为，几天后，莫里亚蒂找到贝尔街221号，与不愿意合作的福尔摩斯下了“战书”，情愿与福尔摩斯展开殊死搏斗，最后两人双双坠入瀑布中，“葬”身在了无底的深渊。