Uma onda de sequestros de meninos que acabam brutalmente assassinados está assolando Londres, e a polícia não tem poder para impedir. Quando William Moriarty descobre uma pista que liga todas as vítimas, ele e seus irmãos se interessam pelo caso.

Em 1866, um jovem órfão brilhante e seu irmão mais novo doente são acolhidos por uma organização de caridade, onde chamam a atenção do filho de um conde, que está descontente com o sistema de classes da Grã-Bretanha.

Albert convida os irmãos para morar na propriedade de Moriarty, mas os dois não são bem recebidos pelos outros membros da família. Albert fica cada vez mais perturbado com a intolerância de sua família e recorre a medidas drásticas.

William começa a lecionar em uma universidade e é convidado para jantar na casa do Visconde de Belfor. Ele e seus irmãos fazem um tour pelo conservatório bem cuidado do visconde, mas ficam surpresos com o que ouvem sobre o jardineiro e sua esposa.

William descobre que Lucian, um de seus alunos na Durhnam University, não voltou por três dias. Além do mais, a garçonete que Lucian jurou amar, se joga de uma ponte e morre. No entanto, um dos administradores da universidade garante a William que não há nada com que se preocupar, mas William discorda e começa a investigar os últimos movimentos de Lucian.

Um plebeu é perseguido por um caçador e seus cães antes de ser alvejado. O transatlântico Noahtic inicia sua viagem inaugural e o Conde Blitz Enders, um nobre abertamente arrogante, critica fortemente que os plebeus são permitidos a bordo. Dias antes, William compartilhou seu plano de refazer lentamente a sociedade mergulhando Londres em uma era de crime, ao mesmo tempo em que cometia assassinatos destinados a educar os plebeus em exatamente como a nobreza estava abusando deles, começando com Blitz.

Moriarty finge acreditar na mentira de Blitz de que matou Thomas em legítima defesa e se oferece para encobrir o crime.

Sherlock Holmes tem problemas com sua senhoria, a Sra. Hudson, por não pagar o aluguel. O amigo de Holmes, Dr. Stamford, sugere que Holmes consiga um colega de quarto e envie o Dr. John Watson, que Holmes deduz ser um médico aposentado do exército. A Sra. Hudson está impressionada o suficiente para permitir que Watson se torne o colega de apartamento de Holmes. O inspetor Lestrade, da Scotland Yard, chega e prende Holmes por suspeita de assassinato do conde Drebber.

Sherlock e John, em busca do verdadeiro criminoso que matou o conde Drebber, armaram uma armadilha para o criminoso usando a aliança de casamento que encontraram na cena do crime. Sherlock pode deduzir quem é o verdadeiro assassino, que oferece a Sherlock um acordo estranho.

Sherlock está frustrado porque acha que há um cérebro por trás dos casos Noahtic e Drebber cuja identidade o escapa. Retornando em um trem após uma investigação insatisfatória sobre a morte de outro aristocrata, ele encontra William novamente.

Com 48 minutos restantes antes do trem chegar à próxima estação, Sherlock declara que William e ele podem encontrar o assassino a tempo. Sherlock confia nas evidências no local, enquanto William segue um perfil psicológico do assassino.

O diretor do Serviço de Inteligência Militar, Mycroft, ordena que Albert recupere documentos confidenciais que podem abalar a nação e mate a mulher que os roubou. Sherlock é contratado pelo rei da Boêmia para perseguir Irene Adler, que ameaça os planos de casamento do rei.

Seguindo o plano de William, Albert convida Irene para um baile, onde o jogo do "Lorde do Crime" será disputado. Vestida de homem, Irene contata Albert, implorando por segurança em troca dos papéis roubados.

Apesar de Sherlock reconhecer que esteja lidando com o Lorde do Crime, ele se despede de Irene. Ela negocia com o Lorde do Crime em uma igreja abandonada, mas antes que possa entregar os papéis, Sherlock chega e faz um acordo para mantê-la segura.

Ao receber um novo nome, Bonde se junta aos Moriarty e é enviado para recuperar o conteúdo de um cofre com Moran, Louis e Fred. Mas quando um assalto a banco inesperado estimula os outros a uma ação espontânea, Bonde fica sem saber o que fazer.

Uma série de assassinatos está sendo cometida por alguém que afirma ser Jack, o Estripador. Em resposta, um grupo de vigilantes da cidade confronta a polícia de Scotland Yard, enquanto William e o verdadeiro Jack lutam para descobrir os objetivos do verdadeiro culpado e acabar com seus planos.

Um culpado é preso no caso de Jack, o Estripador, que foi resolvido pelos irmãos Moriarty. Ao suspeitar de que seja uma armação de Arterton, Lestrade pede ajuda a Sherlock para encontrar as provas. Enquanto isso, Paterson tenta esconder Bonde na delegacia.

William dá uma lição de conhecimento e coragem nos adultos ao salvar o orfanato onde vivia. Os registros afirmam que William emprestou a um aristocrata £600, assim como numa certa peça. Quando o contrato é rompido, William toma medidas drásticas.

Adam Whiteley, um jovem parlamentar da Câmara dos Comuns que trabalha duro por uma sociedade igualitária, ganha apoio público como um "Cavaleiro Branco". Milverton é contratado pela oposição de Whiteley para derrubá-lo. William se interessa por Whiteley e decide testá-lo.

Whiteley vai sozinho negociar com a Câmara dos Lordes com a prova irrefutável obtida de Albert, mas encontra Milverton, o rei dos chantagistas. Enquanto Whiteley negocia com ele, as garras diabólicas de Milverton alcançam seu querido irmão.

John apresenta Sherlock a Mary, sua noiva. Sherlock percebe que Mary tem outra preocupação. Ela mostra seis pérolas detalhando a conexão com seu pai desaparecido. Ela pede a Sherlock para investigar o caso, mas está escondendo alguma coisa.

Milverton chantageia Mary, explorando suas atividades antigovernamentais quando ela era estudante. Sherlock decide entrar furtivamente na propriedade de Milverton para roubar suas evidências, mas até esta ação foi antecipada. Sherlock descobre que ele não é o único invasor.

Quando William James Moriarty reivindica a responsabilidade de ser o Senhor do Crime em todos os jornais, a condenação aristocrática e a ira pública recaem sobre os Moriarty. Finalmente, começa o problema final do Plano Moriarty que William planejou.

William pretende completar seu plano usando sua própria morte. Albert e os outros desempenham seus papéis. Enquanto isso, Sherlock deduz o verdadeiro motivo de William para derrotar o Lorde do Crime. Com vista para Londres, os dois se enfrentam pela última vez.