Действие происходит в Великобритании во второй половине XIX века. 16-летняя Энола Холмс живёт в загородном особняке вместе с матерью. Однажды её мама исчезает при весьма загадочных обстоятельствах. Энола оказывается под опекой своих старших братьев Шерлока и Майкрофта. Братья полагают, что в сложившейся ситуации их сестре будет лучше в частной школе для девушек. Однако Энола не соглашается с этим решением и отправляется на поиски своей матери в Лондон.