Akcja filmu rozgrywa si臋 w wiktoria艅skim Londynie. S艂ynny detektyw Sherlock Holmes (Will Ferrell) i jego wierny towarzysz doktor John Watson (John C. Reilly) staj膮 przed nowym, niezwykle zagadkowym wyzwaniem. Tajemniczy profesor James Moriarty (Ralph Fiennes), uwa偶any dotychczas za zmar艂ego, powraca i knuje diaboliczny plan zamachu na kr贸low膮 Wiktori臋.
Holmes i Watson, cho膰 pe艂ni najlepszych intencji, w swoim stylu cz臋sto siej膮 chaos i zamieszanie. Ich metody 艣ledcze s膮 dalekie od konwencjonalnych, a ich niezdarno艣膰 i sk艂onno艣膰 do absurdalnych sytuacji wielokrotnie stawiaj膮 ich w kompromituj膮cych po艂o偶eniach. Mimo to, z uporem maniaka pr贸buj膮 rozwik艂a膰 seri臋 dziwnych morderstw, kt贸re wydaj膮 si臋 by膰 powi膮zane z planem Moriarty’ego.
W trakcie 艣ledztwa spotykaj膮 ekscentryczn膮 ameryka艅sk膮 psycholog, doktor Grace Hart (Rebecca Hall), kt贸ra wprowadza nowoczesne (jak na tamte czasy) metody analizy umys艂u przest臋pc贸w, co budzi sceptycyzm Holmesa. Pojawia si臋 r贸wnie偶 brat Sherlocka, Mycroft Holmes (Hugh Laurie), kt贸ry, cho膰 niew膮tpliwie inteligentny, nieustannie rywalizuje z bratem i nie wierzy w jego umiej臋tno艣ci.
Im bli偶ej s膮 rozwi膮zania zagadki, tym bardziej absurdalne i niebezpieczne staj膮 si臋 sytuacje, w kt贸re pakuj膮 si臋 Holmes i Watson. Musz膮 zmierzy膰 si臋 z tajnymi organizacjami, podejrzanymi wynalazcami i w艂asn膮 niekompetencj膮. Nie brakuje komicznych po艣cig贸w, nieporozumie艅 i gag贸w sytuacyjnych.
Kulminacj膮 filmu jest pr贸ba udaremnienia zamachu na kr贸low膮 podczas wystawnej gali. Holmes i Watson, w swoim charakterystycznym stylu, musz膮 po艂膮czy膰 swoje (cz臋sto b艂臋dne) dedukcje i niezdarne umiej臋tno艣ci, aby powstrzyma膰 Moriarty’ego i uratowa膰 monarchini臋. Czy im si臋 to uda, mimo ich ci膮g艂ych potkni臋膰 i komicznych wpadek? To w艂a艣nie stanowi g艂贸wn膮 o艣 fabu艂y tej parodystycznej komedii kryminalnej.