故事发生在1884年的英国,伊诺拉(米莉·博比·布朗MillieBobbyBrown饰)正准备迎接自己的16岁生日,哪知道在这一天,她的母亲(海伦娜·伯翰·卡特HelenaBonhamCarter饰)失踪ddd。大名鼎鼎的名侦探夏洛特福尔摩斯(亨利·卡维尔HenryCavill饰)和麦考夫(山姆·克拉弗林SamClaflin饰)成为了伊诺拉的监护人。
面对古灵精怪不受控制的妹妹,两个男人一门心思的想要将她送到专门培养“淑女”的寄宿学校中就读,伊诺拉哪会这样乖乖受人摆布?一言不合之下,她选择了离家出走,只身一人前往伦敦寻找母亲的下落。在旅途中,伊诺拉被卷入了一个非常神秘的案件之中,她化身成为侦探,和自己的哥哥展开了斗智斗勇的较量。