大偵探福爾摩斯（小羅伯特·唐尼飾）與助手華生醫生（裘德·洛飾）親手將“黑暗巫師”布萊克大人（馬克·斯特朗飾）繩之以法，但對方臨死前暗示死亡只是開始。不久后，艾琳·艾德勒（瑞秋·麥克亞當斯飾）突然現身，請求福爾摩斯協助尋找失蹤者，并透露其身邊潛伏著神秘危險人物。與此同時，民間盛傳布萊克已復活，他的墓穴遭人為破壞，棺中尸體身份成謎。福爾摩斯與華生展開調查，過程中屢次遭遇致命陷阱，甚至導致華生身受重傷。隨著線索深入，他們發現布萊克實為秘密組織“黑曜會”首領，正策劃通過古代異教儀式復活并操控英國政權。最終福爾摩斯識破陰謀，在艾琳協助下摧毀黑曜會據點，徹底粉碎布萊克復活計劃并將其消滅。