Действие фильма происходит в 1910 году, когда талантливому ученому Фройлиху удалось сконструировать детонатор, способный дистанционным методом взрывать бомбы на расстоянии 150 метров. Ученый собирается продать свое изобретение властям Великобритании, однако чемодан с бесценными чертежами и самим прибором был украден, а сам изобретатель – убит. Для расследования этого преступления в столицу Австрии отправляется знаменитый сыщик Шерлок Холмс в компании своего верного помощника, доктора Ватсона. Прибыв на место, они понимают, что оказались в самой гуще агентов иностранных разведок и террористов, которые заинтересованы в том, чтобы заполучить в свои руки новое смертоносное оружие. В ходе расследования Холмс оказывается в музыкальном театре, где в примадонне узнает свою давнюю большую любовь – Иен Адлер. Оперной диве грозит смертельная опасность, ведь она единственный человек, который видел преступников…