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）失踪了。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。

改编自英国最具影响力的朋克摇滚乐队SexPistols成员畅销回忆录，带领观众进入危险又充满欲望的英国朋克音乐世界。托比·华莱士饰演年轻时代的史蒂夫·琼斯，路易斯·帕特里奇饰演贝斯手席德·维瑟斯，艾玛·阿普尔顿饰演饰演席德的女友南希。雅各布·斯拉特饰演鼓手保罗·库克，法比安·弗兰克尔饰演贝斯吉他手格伦·马特洛克、迪兰·卢埃林饰演性手枪乐队前身河滨乐队的组建成员之一沃利·南丁格尔，麦茜·威廉姆斯饰演朋克偶像乔丹，安森·布恩饰演音乐人约翰·莱顿、西尼·钱德勒饰演摇滚乐手克里希·海德。

影片围绕间谍小说作家叶利·康韦（布莱丝·达拉斯·霍华德BryceDallasHoward饰）的作品展开。叶利的小说讲述神秘特工阿盖尔（亨利·卡维尔HenryCavill饰）及其瓦解全球间谍集团的任务，而小说中的情节却意外开始与真实间谍组织的秘密行动出现惊人的一致。在特工艾登（山姆·洛克威尔SamRockwell饰）的陪同下，叶利带着猫咪阿尔菲（Chip饰）穿越世界，竭力赶在间谍组织的杀手们行动之前化解危机，此时小说的虚构世界与现实之间的界限开始变得模糊不清。随之而来的是一场跨越全球的冒险。

大胆去闯，就是福尔摩斯精神。初尝破案滋味的艾诺拉·福尔摩斯（米莉·波比·布朗MillieBobbyBrown饰）意犹未尽，决定追随哥哥、名侦探夏洛克·福尔摩斯（亨利·卡维尔HenryCavill饰）的步伐，设立自己的侦探社。她万万想不到，原来女侦探生意这么难做。她无可奈何地接受成人世界的冷酷现实，打算关门大吉之际，身无分文的卖火柴女孩却找上门来。艾诺拉终于接到第一宗生意，受托为女孩寻回失散的姊妹。然而，这案件比她想像中复杂得多，艾诺拉更因此走进陌生之地，陷入险境。她去过伦敦阴森诡秘的工厂和绚丽堂皇的音乐厅，混入顶尖上流社会，甚至回到贝克街221B。艾诺拉意识到一场流血阴谋将要爆发，不得不急召朋友和哥哥夏洛克帮忙，助她脱离困局。这场侦探游戏又再刺激起来！