Głównym bohaterem filmu, który rozgrywa się w latach 30. ubiegłego stulecia, jest 12-letni sierota, który mieszka na paryskim dworcu kolejowym. Pewnego dnia chłopiec wplątuje się w tajemniczą aferę, w której dość znaczące role odgrywają... jego nieżyjący ojciec i robot.
Sherlock Holmes zawsze uchodził na najinteligentniejszego mężczyznę w okolicy... aż do teraz. Oto pojawił się nowy geniusz zbrodni, Profesor Moriarty. Kiedy znaleziono ciało księcia koronnego Austrii, dowody przedstawione przez Inspektora Lastrade'a wskazywały na samobójstwo. Jednak Sherlock Holmes dochodzi do wniosku, że książę padł ofiarą morderstwa, które jest jedynie elementem złowieszczej zagadki wymyślonej przez Profesora Moriarty'ego. Łącząc przyjemne z pożytecznym, Holmes podąża za wskazówkami do tajnego klubu dżentelmenów, w którym wspólnie z bratem, Mycroftem Holmesem wznoszą toasty na cześć Watsona w jego ostatni kawalerski wieczór. Tam Holmes spotyka Sim, cygańską wróżbitkę, która widzi więcej, niż chce powiedzieć i która przez przypadek została wplątana w morderstwo księcia, przez co stała się kolejnym celem mordercy. Holmes z trudem ratuje jej życie, a ta w zamian niechętnie zgadza się mu pomóc.
Sherlock Holmes: Gra cieni / Sherlock Holmes: A Game of Shadows