故事产生在1884年的英国，伊诺拉（米莉·博比·布朗 Millie Bobby Brown 饰）正预备迎接自己的16岁生日，哪知道在这一天，她的母亲（海伦娜·伯翰·卡特 Helena Bonham Carter 饰）失落了。赫赫有名的名侦察夏洛特福尔摩斯（亨利·卡维尔 Henry Cavill 饰）和麦考夫（山姆·克拉弗林 Sam Claflin 饰）成为了伊诺拉的监护人。
面对古灵精怪不受掌握的妹妹，两个男人一门心机的想要将她送到专门培育“淑女”的寄宿黉舍中就读，伊诺拉哪会这样乖乖受人摆布？一言分歧之下，她选择了离家出走，只身一人前去伦敦寻觅母亲的着落。在旅途中，伊诺拉被卷入了一个非常神秘的案件当中，她化身成为侦察，和自己的哥哥睁开了斗智斗勇的较量。
