Sherlock Holmes é um investigador do final do século XIX e início do século XX que ficou famoso por utilizar, na resolução dos seus mistérios, o método científico e a lógica dedutiva. Rachel McAdams (Diários de uma Paixão) será a intérprete de Irene Adler, uma enigmática mulher que atrai o detetive, interpretado por Robert Downey Jr. (Homem de Ferro). Jude Law será Dr. Watson.