Londyn, rok 1895. Przy Baker Street mieszka słynny detektyw Sherlock Holmes (Benedict Cumberbatch), który od lat rozwiązuje najbardziej skomplikowane kryminalne zagadki. W pracy pomaga mu lekarz i weteran wojenny, doktor John Watson (Martin Freeman), któremu imponuje wybitna inteligencja i niespotykana spostrzegawczość przyjaciela. Tym razem uwagę mistrza dedukcji zwraca niezwykła historia Tomasa Ricolettiego, który w dniu samobójczej śmierci swojej żony, zauważa ukochaną w stroju ślubnym. Od tego czasu duch pani Ricoletti regularnie pojawia się na ulicach Londynu. Holmes i Watson podejmują się wyjaśnienia sprawy.