Gilbert M. Anderson
Sherlock Holmes
H. Kyrle Bellew
John H. Watson, M.D.
J. Barney Sherry
Bandit
Paul Panzer
Chargée, pour sa première affaire officielle, de percer le mystère d'une jeune disparue, la détective Enola doit solliciter l'aide de ses amis... et de son frère Sherlock.
Alors que Londres est frappée par une vague de suicides inexplicables, Sherlock Holmes se fait passer pour mort afin de résoudre cette énigme en toute discrétion. Persuadé que les suicides sont en fait des meurtres, le détective prend l'identité de Rajni Singh, un militaire indien à la retraite, et démasque une bande de malfrats emmenée par l'intrigante et séduisante Andrea Spedding.
Deux escrocs parviennent à arrêter un train de nuit pour des fins néfastes et à usurper l'identité de Sherlock Holmes et du Docteur Watson. Mais avec l'aide de deux jeunes filles britanniques, ils se rachètent une conduite en décidant d'enquêter sur la disparition de timbres d'une valeur inestimable.
Dans leur appartement de Baker Street, Holmes et Watson voient arriver une jeune veuve sauvée des eaux de la Tamise. Se nommant Gabrielle Valladon, cette dernière semble amnésique mais va vite retrouver la mémoire. Le fin limier et son équipier vont être entraînés dans une enquête hors du commun, où ils croiseront Mycroft Holmes, le frère de Sherlock, la reine Victoria et le monstre du Loch Ness.
Dans les brouillards de Londres, le monde des bas-fonds se confronte à l'éclat et au glamour de la haute société. Le célèbre détective Sherlock Holmes doit dénouer les fils de mystérieuses intrigues.
Le film commence sur les marches de Old Bailey, où Moriarty vient d'être acquitté d'une accusation de meurtre en raison d'un manque de preuves. Holmes lui fait cette remarque : « Vous avez un cerveau magnifique, Moriarty. Je l'admire. Je l'admire tellement que je tiens à le présenter, marinée dans l'alcool, à la Société Médicale de Londres ». « Cela ferait une exposition impressionnante », répond Moriarty.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Sherlock Holmes favorise la fuite du docteur Franz Tobel, inventeur d'un viseur novateur, et le protège des nazis qui le recherchent. Le docteur part se réfugier à Londres, et inquiet de la portée de son invention, décide de confier à quatre scientifiques connus par lui seul, une partie de son œuvre et remet à sa fiancée Charlotte une codification des noms de ces quatre hommes avant de disparaître. Holmes se met à sa recherche et très vite comprend que l’immonde Moriarty est sur les traces des quatre scientifiques.