في العصر الحالي بمدينة نيويورك، يعيش المحقق شرلوك هولمز حياته اليومية بمتابعة وتولي أصعب تحقيقات القضايا، حيث يتلقى المساعدة من زميلته الدكتورة جون واتسون، ويخوض الثنائي العديد من المغامرات معًا.
تأخذ قضية جديدة (شيرلوك) و(جوان) إلى لندن لكشف لغز قديم، وتتوالى الألغاز في نيويورك، حيث يواجه الثنائي جريمة قتل غامضة تتعلق بعالم رياضيات مرموق، وعليهما فك شفرة معادلة سرية كانت تشغل تفكير الضحية قبل مقتله.
يبدأ الموسم الثالث بعد ذهاب (شيرلوك هولمز) إلى نيويورك، حيث تولت (جوان واتسون) وظيفة محقق خاص مع شرطة نيويورك، كما تظهر العميلة (كيتي) الغامضة، والتي تم اختطافها واغتصابها من قبل رجل عنيف، فتتعقد الأحداث بعد سرقة برنامج الذكاء الاصطناعي، فيوافق (هولمز) على تولي القضية ويستعين بمساعدته (واتسون)، التي...اقرأ المزيد تُغار منها (كيتي).
تبدأ (واطسون) عملها الجديد محققة في شركة تأمين، وعندما يظهر تهديد لـ (كيتي) تنضم لـ (شارلوك هولمز).
بينما تحاول واتسون الحصول على المساعدة من أجل إيقاف تفجير كبير، يحاول شيرلوك في الوقت ذاته فك وحل الألغاز من حوله لإنقاذ كل شيء، فهل سينجحان في مهامهما؟
يحاول المحقق الشهير شرلوك هولمز فعل المستحيل من أجل الحفاظ على مكانته وإدراكه في عالم التحقيقات السرية، حينما يكتشف أنه يعاني من تشخيص مرضي يهدد كل شيء.
يستمر المخبر (شارلوك هولمز) في مغامراته حيث يُعين هو و(واطسون) مستشاران في سكوتلاند يارد في لندن، ولكنه يواجه مشكلة قانونية في الولايات المتحدة تهدد جهوده وتعرقلها، ويتخذ تدابير صارمة للحصول على إعادة قانونية للدخول إلى الولايات المتحدة،