福尔摩斯帮伦敦警察厅破获无数案件，堪称名声显赫。然而，在现实中，福尔摩斯并不存在，这个大侦探的角色一直由一个叫雷金纳德·金凯德的人扮演，他是华生医生雇佣的临时“演员”，华生医生才是真正的天才犯罪学家，他以冷静的头脑解决了伦敦最棘手的刑事案件。为了进入一所著名的医学院，华生创造了才华横溢的侦探夏洛克·福尔摩斯的角色，并聘请了落魄的二流演员雷金纳德·金凯德来填补这个角色，但金凯德好吃懒做，还贪恋女色，受尽了华生的嘲弄，可在众人面前不得不强颜欢笑，故作镇静，摆出一副处惊不乱的样子。当华生破案时，“福尔摩斯”开始享有大侦探的盛名。在一起案件了解后，华生注意到，无论是媒体、警察还是福尔摩斯的粉丝，都没有把他当回事，反而对他创作的艺术人物夏洛克·福尔摩斯盲目崇拜。这让华生感到愤怒又无奈。而批着“福尔摩斯”马甲的金凯德日益膨胀，且不断闯祸。于是，华生在一怒之下解雇了金凯德，这样他就可以名正言顺的获得本属于自己的荣誉。有一天，英格兰银行的五英镑钞票印版被盗，在英国的经济危机四伏之际，华生主动请缨。然而，英国政府只想将这起棘手的案件交给“福尔摩斯”处理，而无视“破案医生”华生的提议。华生意识到，如果没有“福尔摩斯”这个金字招牌，案件将永远不会移交给他。华生无可奈何，疯狂地寻找金凯德，醉醺醺的金凯德在酒吧里身无分文，只得跟华生回去，再次以“福尔摩斯”的身份接下了这起案件。华生很快意识到，他的劲敌，犯罪大王莫里亚蒂教授是这起犯罪的幕后黑手，他必须和金凯德放下彼此的成见，共同应对眼前的对手 。