Während der englische Meisterdetektiv Sherlock Holmes (Robert Downey Jr.) mit Professor Moriarty (Jared Harris) dem nach seiner bewundernden Auffassung „Napoleon des Verbrechens“ auf der Spur ist, widmet sich sein Partner Dr. Watson (Jude Law) so profanen Dingen wie den eigenen Hochzeitsvorbereitungen. Erst als Moriarty einen Anschlag auf das frisch vermählte Paar verübt, den Holmes in letzter Sekunde vereiteln kann, ist Watsons Aufmerksamkeit geweckt.
Der geheimnisvolle Mathematikprofessor plant nichts weniger als einen europäischen Großkrieg zu provozieren, um an diesem dann verdienen zu können. Bei dem perfekt ausgearbeiteten Komplott führt keine Spur zu Moriarty, lediglich Holmes überlegener Intellekt scheint in der Lage, die finsteren Machenschaften aufzudecken und den finalen Triumph des Verbrecher-Genies zu vereiteln.