После успеха первой части мир снова знакомится с неугомонной Энолой Холмс, которая больше не хочет жить по строгим правилам, которые диктует викторианское общество для молодых девушек. Она открывает собственное детективное агентство и получает первый заказ: мать просит найти ее пропавшую дочь, которая работала на фабрике спичек.
Англия, 1884 год. В свой шестнадцатый день рождения Энола Холмс обнаруживает, что её мать, женщина свободных взглядов и тайных убеждений, бесследно исчезла. Обратившись к братьям — знаменитому сыщику Шерлоку и властному Майкрофту, — она сталкивается с холодным равнодушием и решением отправить её в строгий женский пансион.