Sherlock Holmes cùng người đồng sự, bác sĩ Watson nỗ lực đánh lừa và hạ bệ đối thủ nguy hiểm nhất của họ, Giáo sư Moriarty.

Sherlock Holmes: A game of Shadows có nội dung dựa trên truyện ngắn mang tên The final problem, trích trong tuyển tập về vị thám tử lừng danh. Sherlock Holmes và bác sĩ Watson cùng nhau điều tra vụ ám sát hoàng tử nước Áo. Hai người gặp nhiều trở ngại trong công cuộc điều tra bởi giáo sư Moriaty - kẻ thù nguy hiểm số 1 của Holmes. Ngoài người đồng sự lâu năm Watson, thám tử lừng danh còn nhận được sự giúp đỡ từ anh mình - Mycroft Holmes và một phụ nữ gypsy tên Sim trong việc đánh lừa và hạ bệ Moriaty.
 

Không giống như Sherlock Holmes phiên bản năm 2009, bộ phim lần này xoay quanh những chuyến phiêu lưu ngầm của anh chàng thám tử nổi tiếng của tác giả Arthur Conan Doyle. Lần này, Sherlock Holmes (Robert Downey Jr. tiếp tục thủ vai) đã phải cầu cứu đến sự giúp đỡ của một bà bói (do Noomi Rapace đóng) bị đe dọa bởi Giáo sư toán học ác tâm James Moriarty (Jared Harris). Như thường lệ, Holmes cùng với cộng sự của mình, tiến sỹ Watson (Jude Law) khám phá những bí ẩn đằng sau vụ án. Đạo diễn Ritchie đùa: "Robert cũng khá thích thú khi được mặc đồ của phụ nữ."