神探夏洛克·福尔摩斯与他清醒的陪护乔恩·华生医生一起，利用他读懂人和分析犯罪的超凡能力，协助纽约警方处理一些棘手的案件。在本季首播中，福尔摩斯为一起入室抢劫杀人案提供咨询。

夏洛克利用自己的推理能力，就一名年轻人在进入公寓时被枪杀的谋杀案进行咨询。与此同时，华生与她的前男友泰·莫斯坦共进晚餐。

夏洛克和华生就一起涉及连环杀手的儿童诱拐案进行了协商。连环杀手的绰号是 "气球人"，因为他在每个犯罪现场都会留下一批标志性的气球。

当夏洛克调查华尔街一家顶级公司的一系列谋杀案时，他自己可能也会被一个反社会的杀手所利用。乔恩在一次相亲中被陷害，并展现出了调查直觉。

夏洛克试图确定是谁杀害了一家医院的虚弱病人和绝症病人，让他们看起来像是自然死亡。与此同时，夏洛克了解到更多关于乔恩决定放弃外科手术生涯的信息。

乔恩受邀与夏洛克的父亲共进晚餐。与此同时，夏洛克调查了一架小型喷气式飞机的坠毁事件，揭开了一个简单事故之外的谜团。

夏洛克协助破获了一起双重谋杀案，其作案手法与 13 年前发生的一系列谋杀案如出一辙。与此同时，华生在被夏洛克冷落后，来到了他以前的康复中心，以了解更多关于她所照顾的神秘男子的情况。

在调查一起造成两人死亡的爆炸案时，夏洛克发现了一起沉寂多年的犯罪案件。与此同时，华生鼓励夏洛克最终选择一个担保人。

夏洛克运用他标志性的演绎推理技巧找到了杀害大学教授的凶手。与此同时，华生接到了一位昔日恋人的电话，需要她帮助推翻肇事逃逸的指控。

当一个名为“利维坦”的银行金库被攻破时，夏洛克被叫去调查。与此同时，当夏洛克见到乔恩的家人并为她选择成为一名清醒的陪护辩护时，乔恩惊喜万分。

夏洛克和乔恩调查了曼哈顿一家高档酒店总经理的谋杀案，他的尸体在一台工业洗衣机内被发现。同时，由于乔恩在夏洛克身边的时间快到了，夏洛克给了她一个学徒的机会。

夏洛克与英国罪犯“M.”重逢，“M.”似乎跟踪夏洛克来到纽约。与此同时，乔恩对于离开夏洛克并接手一个新客户持保留意见。

在被纽约警察局停职期间，夏洛克调查了一起涉及阴谋论者的可疑肇事逃逸事故。与此同时，华生试图在夏洛克和格雷格森之间斡旋。

夏洛克追捕马丁·恩尼斯，在他再次作案之前，他是一名难以预料的罪犯。在调查过程中，夏洛克被迫与凯瑟琳·德拉蒙德并肩作战。与此同时，华生面临着被赶出公寓的命运。

当夏洛克的前毒贩瑞斯前来寻求帮助时，华生在瑞斯暗示嗑药的夏洛克会成为一名更好的侦探后，对夏洛克的清醒感到担忧。

夏洛克调查贝尔警探遇袭一案，他认为这将是一桩悬而未决的案件。然而，当疑似袭击者被发现死亡后，案件出现了意想不到的转机。与此同时，夏洛克鼓励乔恩学习自卫。

夏洛克调查了一起涉及一位富有慈善家的案件，这位慈善家认为自己的不治之症是别人故意给他的。与此同时，夏洛克试图将乔恩送到一家可疑的干洗店，教她推理技巧。

一位妻子失踪了，乔恩开始调查她的第一个单独案件。失踪的妻子留下了一段饱含泪水的视频，视频中提到了一起地铁站台谋杀案。在乔恩寻找失踪妻子的同时，夏洛克也在调查这起谋杀案。

夏洛克和乔恩试图阻止美国最大的金库在一场致命的暴风雪中遭到抢劫。与此同时，福尔摩斯为变性人哈德森女士提供庇护，她正从最近一次失恋中恢复过来。

夏洛克和乔恩在追捕一名被谋杀的勒索犯的同伙，这名勒索犯的目标是强奸受害者的家人。与此同时，夏洛克拒绝庆祝他戒酒一周年。

当塞巴斯蒂安·莫兰揭露一名被认为死于心脏病的男子实际上在莫里亚蒂的预定受害者名单上时，夏洛克重新开始了对莫里亚蒂的追捕。

夏洛克同意接手一个自称是莫里亚蒂的人的案子，希望这能让他更接近找到他的克星。与此同时，格雷格森鼓励乔恩放弃她选择的危险工作，重新做一个清醒的伴侣。

当夏洛克为昔日情人艾琳·阿德勒的再次出现而震惊时，一系列闪回镜头揭开了导致他沉溺于毒瘾的动荡事件。与此同时，他和乔恩再次发现自己陷入了神秘莫测的莫里亚蒂的魔爪之中。

当夏洛克为昔日情人艾琳·阿德勒的再次出现而震惊时，一系列闪回镜头揭开了导致他沉溺于毒瘾的动荡事件。与此同时，他和琼再次发现自己陷入了神秘莫测的莫里亚蒂的魔爪之中。

夏洛克被叫到伦敦重审一桩旧案，在那里他不得不面对自己的哥哥麦考夫。虽然兄弟俩几年前曾大吵一架，但麦考夫允许夏洛克和乔恩住进他的新家贝克街221B。在乔恩的夹击下，兄弟俩不得不面对他们那段错综复杂的历史。

当一位备受尊敬的数学家被发现死亡时，福尔摩斯和华生开始着手侦破一起谋杀案以及他试图破译的那个高度保密的方程式的目的。与此同时，一位昔日病人的儿子向华生借钱，这让华生感到十分矛盾。

当福尔摩斯和华生开始追查一名泄露机密信息的民间承包商时，他们被一群保护他的网络活跃分子盯上，生活因此被打乱。与此同时，乔恩听从了朋友的建议，注册了一项在线约会服务。

当一位金融咨询公司的首席执行官被毒死时，夏洛克过去的一个女人成为了可能的嫌疑人。

福尔摩斯和华生发现了一具前杀手的尸体，于是他们开始在黑帮的黑暗世界中寻找凶手。与此同时，华生帮助一位好友追踪一位曾让她一见倾心的神秘男子。

格雷格森上尉的家遭到入侵，福尔摩斯和华生努力在蒙面枪手再次袭击之前找到他。与此同时，格雷格森向他的团队透露了一些他的私生活。

夏洛克的弟弟麦考夫来到纽约，邀请福尔摩斯和华生帮助解决一桩涉及其前未婚妻的案件。与此同时，夏洛克很难接受麦考夫和乔恩的关系。

一位年轻貌美的女子被谋杀，福尔摩斯和华生调查了她与一位亿万富翁首席执行官的关系。与此同时，麦考夫为夏洛克提出了搬回伦敦的理由。

福尔摩斯和华生发现了一个连环杀手的身份，而这个连环杀手的案子已经不了了之，他们发现自己与纽约警察局的人针锋相对。

一项调查出现了严重错误，夏洛克必须在警方的正式调查中作证，这危及到他和华生在纽约警察局的前途。

对冲基金经理同时也在经营庞氏骗局，当他被谋杀后，福尔摩斯和华生必须确定他的客户中谁有罪。此外，夏洛克还在考虑担保一位正在戒毒的同伴。

福尔摩斯和华生与莫里亚蒂面对面，他们曾经的对手被请来担任一起绑架案的顾问。与此同时，贝尔警探继续在康复的道路上挣扎。

桶里发现了一具尸体，福尔摩斯和华生开始调查黑手党与谋杀案的关系。与此同时，夏洛克试图与贝尔侦探和解。

乔恩在复查夏洛克的一起悬案时，发现了一起与罕见史前化石有关的未决谋杀案；夏洛克作为戒酒担保人的责任跨越了个人界限。

福尔摩斯最近一次调查是在一家专业舞蹈公司，一名崭露头角的芭蕾舞演员被谋杀。与此同时，华生的朋友声称一名无家可归的退伍军人被绑架，华生开始独自调查，寻找他的下落。

福尔摩斯和华生被迫与夏洛克在苏格兰场的前同事加雷斯·雷斯垂德合作调查一起爆炸案，双方关系日趋紧张。

福尔摩斯和华生就一起案件进行了协商，在这起案件中，一名多年前涉嫌谋杀妻子的男子收到了一份赎金要求，要求将妻子安全送还。与此同时，雷斯垂德在褐石屋过夜，似乎不愿离开。

一位著名的癌症研究员被发现死亡，福尔摩斯和华生必须确定这位科学家的早逝是否与其最新的尖端发明有关。与此同时，贝尔终于获准重返战场。

一个以咬伤受害者而闻名的连环杀手似乎又在杀人，尽管他已被推定死亡。

一名扒手死于炭疽中毒，福尔摩斯和华生为了防止更多的人死亡，开始追查毒素的来源。

当夏洛克的哥哥麦考夫突然返回纽约时，他的动机引起了夏洛克和乔恩之间的不和。与此同时，一桩失踪案将夏洛克和乔恩带入了无人驾驶飞机的世界。

夏洛克被迫与疏远的兄弟麦考夫合作，共同侦破一桩生死攸关的案件，公事变成了私事。

福尔摩斯和华生与英国情报机构军情六处（MI6）有了接触，因为一起普通的谋杀案调查竟然产生了国际和政治影响。同时，在一场危机之后，华生重新评估了她与夏洛克及其哥哥麦考夫之间的关系。

夏洛克和乔恩之间日益紧张的关系使他们的合作关系走到了十字路口，但他们在帮助夏洛克的哥哥麦考夫时努力将分歧搁置一旁，因为麦考夫面临着叛国和谋杀的指控。