第二季第一集承接上一季最后一集的剧情，从被炸弹和狙击枪威胁的夏洛克(本尼迪克特·康伯巴奇 Benedict Cumberbatch 饰)和华生（马丁·弗瑞曼 Martin Freeman 饰）和莫里亚蒂(安德鲁·斯科特 Andrew Scott 饰)第一次正式会面开始。 接着夏洛克在接受白金汉宫一份重要委托的案件中遇到了亦正亦邪的神秘女子艾琳·艾德勒(拉娜·普尔弗 Lara Pulver 饰)，一位旗鼓相当的对手，一个使他心动的女子。这一次莫里亚蒂使大众相信夏洛克所有的事迹全是虚构，使之变成一个伪英雄名誉扫地。而为了彻底打垮夏洛克迫使他跳楼，莫里亚蒂竟立刻吞枪自杀，结局到底如何，夏洛克会因此中了他的圈套吗？精彩尽在第二季。

夏洛克·福尔摩斯（约翰·李·米勒饰）曾是英国伦敦警察厅（苏格兰场）的著名侦探，大名响彻英伦三岛。性格怪癖的他因为药物上瘾问题，被他的父亲莫兰德·福尔摩斯（约翰·诺伯饰）送到机构强制戒毒，机智的福尔摩斯逃出机构后辗转来到纽约。

福尔摩斯在纽约的布鲁克林安顿下来，他的父亲得知后，便雇佣了三年前曾因医疗事故而放弃了医师职业的琼恩·华生医生（刘玉玲饰）来担任福尔摩斯的私人康复助理。福尔摩斯很快发现华生并非一无是处，相反，她的医学特长对他的帮助很大。而华生也意识到，她天生就是当侦探的材料。

在纽约警察局任职的警监托马斯·格雷森（艾丹·奎因饰）在9·11事件之后曾和福尔摩斯一同工作过一段时间，对他破案的能力印象深刻，当得知福尔摩斯来到纽约之后，便邀请他担任纽约警察局的刑事案件顾问