1 сезон
В сериале интерпретирована современная версия книг и рассказов о приключениях Шерлока Холмса. В связи с этим изменился и образ главных героев: Шерлок здесь не всегда вежлив, но все также гениален. Он не употребляет наркотики и использует никотиновый пластырь, в отличие от оригинального Холмса. Как и в оригинальных произведениях, Ватсон служил военным врачем в Афганистане. Холмс часто приказывает миссис Хадсон как своей домработнице. Хотя она и не одобряет этого, но относится к Шерлоку как к сыну. Лестрейд часто сам зовет на помощь Холмса, а его книжный характер передан девушке-сержанту Салли Донован. Кроме этого, Холмс и Ватсон называют друг друга по именам, а не по фамилиям как в книгах.
Первый сезон заканчивается на неоднозначном моменте: Шерлок не может выбрать, выстрелить в бомбу или в профессора Мориарти
2 сезон
Холмс и доктор Ватсон занимаются расследованием дела о шантаже, который угрожает свергнуть монархию. Они распутывают нити, ведущие к замыслам международных террористов, бесцеремонным агентам ЦРУ и заговору в верхах британского правительства. Между тем Шерлок вступает в дуэль интеллектов с Ирэн Адлер — таким же безжалостным и выдающимся игроком, как он сам.К Шерлоку за помощью обращается сэр Генри. В детстве он стал свидетелем гибели своего отца из-за гигантской собаки-монстра. С тех пор Генри преследуют ночные кошмары, а теперь к ним добавились еще и страшные предчувствия. Шерлок и Ватсон отправляются в поместье Генри. Недалеко от него, в местечке Баскервиль, находится военная база, на которой проводят сверхсекретные эксперименты.Давний противник Холмса Джим Мориарти проникает в Лондонский Тауэр, где выставлены драгоценности английской короны, нейтрализует охрану и разбивает витрину. Полицейские находят его сидящим на троне в королевской короне. В это же время Холмс получает от Мориарти сообщение: «Выходи — поиграем». Над преступником должен состояться суд, на котором Холмс будет выступать в качестве свидетеля.