21世紀、陸軍の軍医としてアフガン戦争に従軍したジョン・ワトソンは、戦傷によりイギリス本国に送還され、トラウマを抱えたままロンドンで苦しい生活を送っていた。そんな中、研修生時代の古い知り合いと出会い、自分と同じくルームメイトを探しているらしいシャーロック・ホームズという変わった男を紹介される。頭脳明晰なシャーロックは、スマートフォンやGPSといった現代の技術を駆使し、周囲の人々を戸惑わせながらもその天才的なひらめきと推理力でジョンと共に数々の事件を解決していく。
バスの中でジョンが出会った美女、ジョンの新しいセラピスト、そして連続殺人犯カルヴァートン・スミスの娘フェイスに化けていた女。彼女はユーラスと名乗り、マイクロフトとシャーロックの妹だと言った。果たしてそれは本当か。本当だとしたらなぜシャーロックは自分にもう一人兄妹がいたことを覚えていないのか。ついに過去が浮かび上がる。
メアリーの死によりシャーロックとジョンの友情には亀裂が入る。ジョンはシャーロックと連絡を絶ち、シャーロックは下宿にこもって麻薬に溺れる。そんなある日、著名な起業家で慈善活動家のカルヴァートン・スミスの娘フェイスが事件の依頼にやって来る。フェイスは「父は誰かを殺そうとしているが、その誰かが分からない」と訴える。
内閣閣僚ウェルズバラの屋敷に置いてあった息子の車が事故の巻き添えで炎上。車内から死後一週間の息子の遺体が発見される。しかしシャーロックは息子の怪死より、居間に飾られていたサッチャーの胸像が何者かに叩き割られたことに目を向ける。胸像は限定品で、販売されたのは六体。犯人は次々に胸像を壊していく。不可思議な連続胸像破壊事件の遠因は六年前の悲劇にあった。
