从伦敦到纽约后，侦探夏洛克·福尔摩斯（约翰尼·李·米勒饰）与纽约市警察局合作，作为阅读和分析犯罪现场的咨询，并且有一种不可思议的能力。约翰·华生（刘玉玲饰）是由福尔摩斯的父亲为曾作为瘾君子的福尔摩斯所聘请的陪护，帮助他清醒，确保他使用自我毁灭的药物不再复发。在这个过程中，华生意识到她也可以做好侦探的工作。

　　福尔摩斯在纽约市警察局的联系，是队长，托比亚斯格雷格森（艾丹·奎恩饰），队长请他调查一个家庭的入侵，导致女人消失的案子。虽然福尔摩斯是能够找到受害者的尸体和跟踪下杀手，但是证明他有罪，是一个更为艰巨的任务......

 　　福尔摩斯又遇到一宗抢劫案，导致房主的死亡。然而福尔摩斯很快意识到，这起案件是谋杀之后又发生了盗窃。他们应该追查的是杀手，不是强盗。不幸的是，福尔摩斯认定的犯罪嫌疑人的有充分的不在场证明：她企图自杀后昏迷在医院的病床上。然而。又发生一起使用相同的手法的凶杀案，福尔摩斯意识到，他必须抓紧时间，找一个连关键，解决情况...

 　　福尔摩斯研究一起很早以前连环杀手的案子，一夜未睡，但一点头绪都没有。第二天一早，队长托比亚斯格雷格森打电话给他，连环杀手“气球男”又出现了,这次杀手绑架了一个小女孩，同以前一样，在绑架地点放了一束气球。经过追查，终于抓到了嫌疑人，然而这个嫌疑人正是第一个被绑架的小孩亚当·坎伯,大家都认为他是无罪的,让他签署了共同免罪协定，以免除亚当和气球男的的共同犯罪，并通过亚当的叙述找到了一些线索，最后找到了那个绑架小女孩的“气球男”，可是气球男当场开枪自杀了。然而，案情还有蹊跷，还没有真正结束......