En 1895, Sherlock Holmes parece haber encontrado por primera vez un rival digno de él. El famoso detective no puede resolver un caso siniestro en el corazón de Londres. Con su espalda contra la pared, se ve obligado a confiar en la inesperada ayuda de una joven estadounidense llamada Amelia, que acaba de llegar a Inglaterra y afirma ser su hija... ¡la hija que dice ser Amelia! Este inesperado dúo deberá desbaratar una conspiración internacional, resolver el misterio detrás de la muerte de la madre de Amelia y descubrir si la joven genio es realmente la hija del legendario Sherlock.