شرلوک هولمز به تعطیلات می‌رود و با دوست قدیمی‌اش، سر هنری باسکرویل، دیدار می‌کند. اما تعطیلات او زمانی به پایان می‌رسد که ناگهان خود را در میانه معمای یک قتل دوگانه می‌بیند. حالا او باید پیش از آغاز مسابقه بزرگ فینال اسب‌دوانی، پروفسور موریارتی و اسبی به نام «سیلور بلیز» را پیدا کند.

هلمز که در ساسکس بازنشسته شده است، زمانی به آخرین پرونده‌اش کشیده می‌شود که دشمن دیرینه‌اش موریارتی با یک باند آمریکایی برای قتل شخصی به نام جان داگلاس تبانی می‌کند؛ نجیب‌زاده‌ای روستایی که گذشته‌ای مرموز دارد. روش‌های هلمز باعث سردرگمی واتسون و لسترید می‌شود، اما نتایج کار او آن‌ها را شگفت‌زده می‌کند. در یک فلاش‌بک طولانی، همسر مقتول داستان دره وحشتناک ورمی‌سا را روایت می‌کند.

پل، پسر هنردوست یک میلیونر آمریکایی، به پاریس نقل مکان می‌کند تا الهام‌بخش خود را بیابد و نزد استادان بزرگ آموزش ببیند. او در آنجا، الهام‌بخش متفاوتی را در قالب دختری زیبا به نام ژاکلین پیدا می‌کند.

یک متقلب در بازی ورق، تهدید می‌شود که اگر به یک تشکیلات جنایی نپیوندد، دستش رو خواهد شد؛ تشکیلاتی که شرلوک هلمز معتقد است توسط پروفسور موریارتی هدایت می‌شود.