Доктор по имени Джоан Ватсон получает нового компаньона, которому она должна помочь адаптироваться к нормальной жизни после реабилитации, однако на сей раз ее клиентом оказывается не совсем обычный наркоман. Когда-то работавший в Лондоне детектив по имени Шерлок Холмс переезжает в столицу Штатов, но и здесь мужчина не оставляет своей деятельности, вынуждая Джоан присоединиться к его расследованиям, первое из которых оказывается делом о женщине, о пропаже которой заявил безутешный супруг.

Сотрудничество Ватсон и Холмса продолжается, и пока Джоан все больше узнает о своем компаньоне, последнего ждет новое дело. Расследование убийства наводит сыщика на женщину, которая никак не может быть преступником, хотя все улики доказывают обратное. Вскоре происходит новое убийство, которое оказывается связано с предыдущим. В связи с этим под подозрение Шерлока попадает еще один человек, для взятия которого с поличным сыщик расставляет хитроумную ловушку.

Профессор восточных исследований Трент Аннуцио найден мертвым, с пулями в обоих глазах. Шерлок узнает, что он был фанатом игры в Маджонг, и уговаривает владельца игрального заведения поделиться с ним секретными видеозаписями. На видеозаписи можно узнать Рауля Рамиреса, но он был нанят анонимно. Главный подозреваемый - ассистент Трента, у которого была интрижка с его женой.

Мика Эрлих нанимает Холмса, чтобы он взял дело о похищении бриллиантов в Манхэттанском обменнике. Все свидетели помнят, что дело было совершено четырьмя мужчинами, которые сели в тюрьму, но дают разные показания в остальном, и Холмсу нужно найти правду, опираясь на самого себя.

Шерлок работает над убийствами, и сразу понимает, что они были совершены его давним врагом их Англии. Он понимает, что сможет отомстить ему, если поймает его, но сначала ему нужно научиться бороться со своей ненавистью.

Холмс расследует дело о смерти работника агентства по интернет-конспирации, и ряд улик указывает на опасную "Красную Команду". Расследование заставляет Шерлока заглянуть в "нору кролика" глубже, чес ему бы хотелось.

Убийца, который должен был пожертвовать почку своей сестре, в итоге убивает медицинских работников и исчезает. Шерлок работает с криминалисткой, которую он не выносит, потому что она помогает ему предсказывать дальнейшие действия убийцы.

Бывший поставщик наркотиков Холмса просит его найти свою пропавшую дочь. Шерлок соглашается, несмотря на протесты Ватсон. В ходе расследования наркодилер предлагает Шерлоку принять наркотики, полагая, что это может помочь делу.

Детектива Белла чуть не убили, пока он ехал к себе домой. Первый подозреваемый - только что вышедший из тюрьмы убийца. Но после его смерти подозрение падает на брата Белла, который прожил жизнь за гранью закона.

Богатый ученый считает, что его отравили, после чего он заболел генетической болезнью. Холмсу нужно выяснить, как у здорового человека могла появиться генетическая мутация, которой нет ни у одного из его родственников.

Шантажист занимается тем, что посылает откровенные видео с несовершеннолетними девочками их отцам и требует деньги в обмен на молчание. Но после того, как его убивают, Шерлоку нужно срочно найти убийцу, пока он не опубликовал скандальные видео.

Знамениты оценщик недвижимости погибает в странных обстоятельствах. Шерлок Холмс узнает, что за его убийством стоит некто по имени Мориарти.

Мориарти просит Холмса найти убийцу Бруклинского механика. Ватсон понимает, что это плохая затея, но Холмс считает, что задание поможет ему идентифицировать личность Мориарти. В реальности же Холмс сталкивается с нечто, гораздо более ужасным, чем он предполагал.

Холмс встречается с Ирэн - его единственной любовью. Он думал, что Мориарти забрал ее у него и пытается теперь ее защищать. Но вскоре он понимает, что помощь на самом деле нужна не ей.

Холмс пьет болеутоляющие и восстанавливается от ранений, параллельно работая над делом греческого магната, который занимался валютными махинациями. Ему нужно расследовать убийство до финальной встречи с Мориарти.

Холмс и Ватсон ищут хакера, который публикует правительственные секреты. Тем временем, Ирэн Адлер пишет Шерлоку из тюрьмы.

Пожилой финансист найден мёртвым у себя в доме. Пикантность ситуации придаёт латексный костюм и обнаружившая труп домина. Холмс сразу определяет отравление нитроглицерином и одного за другим находит и отвергает подозреваемых в убийстве. В процессе расследования всплывает давняя история отравительницы, с которой Шерлока связывают особые отношения.

Шерлок скучает и ищет интересные случаи, осматривая трупы в морге. Погибший в аварии мотоциклист привлекает внимание татуировкой и приводит детектива к польской мафии, которая по ходу эпизода превращается в русскую. Тем временем одна из подруг Джоан просит её установить личность случайного знакомого, который оказывается совершенно неслучайным.

Вооружённый злоумышленник проникает в дом капитана Грегсона и угрожает его жене. Последовавшее затем убийство военного, недавно вернувшегося из Афганистана, явно связано с вторжением к Грегсону, но сам капитан всякую связь с жертвой отрицает. Совпадения не сбивают Холмса и он находит убийцу, а в перерыве, чтобы отвлечься, раскрывает дело об ограблении киосков, которым индивидуально занималась Ватсон. Взамен Шерлок предлагает целый ящик нераскрытых дел, с которыми он не смог справиться в прошлом.

Брат Шерлока Майкрофт просит помощи в расследовании убийства. В деле замешана Найджелла Мэйсон — бывшая невеста Майкрофта, которая при разводе унаследовала титул маркизы и скакуна с кличкой Серебряный[К 3]. Помощь Шерлока в расследовании способствует примирению братьев.

Труп девушки обнаружен на крыше грузового фургона[К 4]. В процессе расследования выясняется, что она является внебрачной дочерью миллиардера, у которого недавно была сделана пересадка сердца. От смерти девушки никто не получает прямой финансовой выгоды. Миллиардеру становится всё хуже и он умирает. Благодаря совместной работе Шерлок и Джоан находят убийцу. Тем временем отношения Шерлока с Майкрофтом явно налаживаются, однако в конце серии Майкрофт говорит с кем-то о Шерлоке по телефону и оказывается, что он обманывает брата и ему зачем-то нужно вернуть Шерлока в Лондон.

Женщина совершает самоубийство на мосту, инсценируя убийство. Таким образом она пытается подставить человека, которого подозревает в убийстве своей сестры. Холмс снимает подозрения с невиновного, однако вскоре приходит к выводу, что помог серийному убийце и считает делом чести отправить его в тюрьму.

В полицию является мужчина и заявляет, что он — рыцарь и убил королеву. Убитая женщина вскоре обнаруживается, но Шерлока как обычно не устраивают простые решения и он продолжает расследование. Методы Холмса приводят к судебному разбирательству и отстранению его от консультирования, так как в результате пострадал детектив Маркус Белл

Проворовавшийся финансист собирается покончить с собой когда его афера раскрылась. Но кто-то не даёт ему застрелиться самостоятельно и убивает. Следом странный убийца расправляется с журналисткой, разоблачившей финансиста. В кругу подозреваемых находится бывшая подопечная Джоан, которая не хочет афишировать своё прошлое. Наставник Холмса в программе отказа от наркотиков Альфредо предлагает ему самому стать наставником. Шерлок сначала категорически отказывается, но потом принимает это трудное решение.

Расследуя похищение девочки, Шерлок и Джоан вновь сталкиваются с Мориарти в неожиданной роли. Отношения между Шерлоком и Ирэн Адлер запутываются еще больше.

Холмс и Ватсон оказываются в центре гражданской войны, идущей в интернете, когда убивают члена "Всех", анонимной хакерской группировки, с которой они периодически работают.

Шерлока арестовывает агент разведывательного управления министерства обороны Энсон Гепхард. Он угрожает Шерлоку и признается ему, что это он убил почти всех участников судебного процесса трехлетней давности. Шерлока угрозы Гепхарда не останавливают, и он вместе с Ватсон и Китти начинает свое расследование. Они хотят выяснить, что же такое произошло или было сказано на судебном заседании три года назад, что Гепхард начал убивать присутствовавших на этом заседании людей. Шерлоку удается это выяснить, однако Гепхард опережает его и выкладывает в интернет ролик со своим признанием.

Шерлок и Джоан задаются вопросом, насколько хорошо они знают Шинвелла, когда изучают возможность его побега в связи с нераскрытым убийством его друга, члена банды. Кроме того, последнее дело Шерлока и Джоан приводит их к охоте на карту сокровищ, которая, по слухам, приведёт к золоту пиратов спрятанному в Нью-Йорке. Этот эпизод навеян событиями рассказа «Чёрный Питер».