שרלוק ניצב בפני אישום פלילי לאחר התנהגות סוררת ואלימה, ואביו מגיע לניו יורק כדי לפתור את הבעיות של בנו המנוכר בכל האמצעים הנדרשים.

כאשר מורלנד מציע לנסות להחזיר את שרלוק וווטסון לשורות המשטרה, שרלוק בטוח כי אביו קשור לכך, ומפקפק במניעיו האמיתיים. בינתיים, באין הצעות עבודה באופק, ווטסון מצטרפת לאף-בי-איי בנסיון לפענח רצח משולש במעבדת מחקר סודית ביותר.

שרלוק מציע לעזור לאביו לפתור בעיה בעבודה בתמורה לעזיבתו המהירה מניו-יורק. בינתיים, ווטסון והולמס חוקרים רצח של שני גברים שנראים כאחד. הבדיקה מובילה אותם לעולם של טכנולוגיית זיהוי פנים.

צלף מיומן תוקף קהל במרכז מנהטן, והתוצאות טראגיות. מורלנד מציע את עצמו כיועץ "מיוחד" בכדי לעזור לווטסון ושרלוק בחקירה.

ווטסון והולמס מחפשים האקר מחשבים שאחראי לשלושה מעשי רצח, כולל מותו של מיליארדר רוסי שביקר בעיר ניו-יורק.

ווטסון ושרלוק חוקרים שני מקרי רצח, הקשורים למכללה ושיטות הגיוס לא חוקיות שלה. מערכת היחסים של שרלוק עם אביו, מקבלת תפנית לרעה כאשר שרלוק מגלה כי אביו מסתיר סוד שמאיים על ביטחונם.

זהות אמו של שרלוק מתגלה, ויחסיו המתוחים עם מורלנד מגיעים לנקודת שבירה. בינתיים, שלושה גנגסטרים סיניים נרצחים, וגרגסון נחוש לגלות מי רצח אותם כמה שיותר מהר, בכדי למנוע מלחמת כנופיות.

בחור שהתחפש לגיבור על וסייר בשכונתו כדי להילחם בפשע, נרצח, ושרלוק מנסה לברר מי רצה במותו. מורלנד מבקש מווטסון לברר אם יש בחברה שלו חפרפרת, ושרלוק חושש שזה יסכן אותה.

רצח כפול מוסווה כחטיפת רכב, והצוות מנסה להבין מה הקשר בין הנרצחים, ומי רצח אותם. אמיל קורץ חושד שמורלנד עלה עליו, והוא חושש לחייו.

ווטסון מבינה שהרצח במסעדה הוא הסחת דעת, ונאלצת לספר לשרלוק על מעשיה. מה שגורם לו להיות בטוח בכך שאבא שלו עומד מאחורי הרצח. ומאלץ אותו להתמודד עם המטען הגנטי שהוא ירש ממנו.

ווטסון והולמס עולים על עקבותיו של האדם שעמד מאחורי הנסיונות לפגוע בחייו של מורלנד, אך העקבות מובילים אותם לגילויים מדהימים חדשים.

בפרק סיום העונה, החקירה מגיעה לשיאה כאשר הולמס ו-ווטסון מבינים למרבה הפליאה כי לא העריכו נכונה את השפעתו וכוחו של האויב החדש שלהם שמנסה כעת לנקום בהם.

עונה שישית לעיבוד המודרני לעלילותיו של הבלש שרלוק הולמס. העונה, לאחר שלקה באובדן זכרון זמני, שרלוק לא חושף בפני ווטסון את מצבו, דבר שמשפיע על עבודתו ויכולתו לחקור פשעים וגורם לבלבול וחשדות מצד ווטסון.

מפקח במשרד האנרגיה נהרג ממכת ברק, אבל שרלוק משוכנע שמדובר ברצח, והחקירה מובילה לחשש מפצצה גרעינית בניו יורק. אביה הביולוגי של ג'ואן נפטר ומותיר לה מכתב, אבל היא לא מוכנה לקרוא אותו.

בעל רשת מכוני כושר נרצח במהלך שחזור של קרב ממלחמת העצמאות, והחקירה מסתבכת. מצבו של שרלוק הולך ומחמיר, והרופא שלו אומר שהפתרון היחיד הוא לצאת לחופשה ארוכה.

הפסיכיאטרית לשעבר של ג'ואן נרצחת וחקירת הרצח מובילה לתסבוכת פיננסית מורכבת ולא צפויה. במהלך בחינת תיקי המטופלים של הפסיכיאטרית, מגלה ג'ואן גם מה היא כתבה עליה, וזה מאוד מטריד אותה.

שרלוק לוקה באבדן זכרון זמני, ומגלה לחרדתו שהוא חזר הביתה עם תיק שבתוכו ראש כרות, ומבין שעליו לספר לפקד על מחלתו. הפקד משעה אותו, וג'ואן ומרקוס מנסים לברר אם הראש הכרות קשור לרצח שהם חוקרים.

חבר לשעבר ביאקוזה נרצח ודירתו מוצתת, וחקירת הרצח מובילה לחשש לחדירה לאבטחת מערכת בקרת הטילים הגרעיניים של ארה"ב. האנה, בתו של הפקד, מספרת לו שהיא אלכוהוליסטית, והוא נחרד מכך שהוא לא ידע על כך דבר.

האנה מוצאת את גופתה של שותפתה, ושרלוק קולט שהרוצח הלביש אותה בפרטי לבוש שהיו שייכים ל-10 נשים נעדרות, ומבין שמדובר במזכרות של רוצח סדרתי שמתגרה בו, אבל הוא נדהם כשהוא מגלה מי הוא הרוצח

שרלוק חוזר הביתה אחרי 3 חודשים במצב הרבה יותר טוב, ומגלה להפתעתו שג'ואן רוצה לאמץ תינוק. גופתה של בחורה אלמונית מתגלה בתוך יציקת בטון, וחקירת הרצח מובילה לתסבוכת שקשורה למאפיה ההודית.

גופתו של גנטיקאי מתגלה במעבדתו, ובמהלך חקירת הרצח מתברר שהוא עסק במחקר שערורייתי להארכת חיי אדם. אלפרדו מבקש משרלוק לעזור לאחיו שנקלע לצרות, וזה גורם לשרלוק להיזכר באחיו, מייקרופט.

גופתה של בחורה אלמונית מתגלה במרתף נטוש, ומתברר שמישהו ניסה להפוך את גופתה למומיה מזויפת, מה שמוביל לתסבוכת של זיופי אמנות. מורלנד מגיע לניו יורק כדי לשנות את צוואתו, ושרלוק מגלה שעוקבים אחריו.

עו"ד שבחן עסקה עבור חברת טבק נרצח, והחקירה מובילה למבצע חשאי של האיי-טי-אף, ולחשיפה של שחיתות. מורלנד מבקש משרלוק לסייע לו לחסל את מוריארטי לפני שהיא תנסה לרצוח אותו שוב, ושרלוק מתלבט איך להגיב.

ג'ואן מחפשת אישה נעדרת ומגלה שהיא נחטפה, אבל מתברר שהיא לא הייתה כזאת תמימה, ולמעשה היא עסקה במקצוע מאוד חריג. מרקוס מקבל הצעה לעבור לשירות המרשלים, אבל לא רוצה לעזוב את המשטרה.

במהלך חקירת רצח, מתברר שהנרצח הוא למעשה מתנקש ותיק שחמק מעונש במשך יותר מ-30 שנה, והשאלה היא מי התנקש במתנקש. עוה"ד של ג'ואן גורם לתסבוכת עם סוכנות האימוץ.

בל מוצא בתחנה תיק חשוד שברגע שהוא נוגע בו, מתחיל לפלוט גז, מה שגורם לו לחשוד שמדובר בנשק ביולוגי, התחנה מוכנסת לבידוד, ורק שרלוק וג'ואן יכולים לברר במה מדובר. במקביל האלצהיימר של אימא של ג'ואן מחמיר.

גופתו של מומחה למיסטיקה נמצאת ערופת ראש, והחשד הוא שזה היה רצח מיסטי, אבל שרלוק לא מאמין שזה המצב, והחקירה מובילה לתסבוכת בגואטמלה. לקראת עזיבתו של בל, שרלוק וג'ואן מחפשים לו מחליף.

מומחה למדפסות תלת ממד נרצח, והעדה היחידה לרצח היא רובוטית המין שלו, והחקירה מובילה לפרויקט שנראה כמו מד"ב. מרקוס לא מצליח להירשם לקורס בקולג' ומתברר שזה בגלל מרצה הנוטר טינה לשרלוק.

גופתו המרוטשת של ד"ר לזואולוגיה המכונה ציד התולעים נמצאת במעבדתו כמה שבועות לאחר מותו, וחקירת הרצח מובילה לקונספירציה ביטחונית. שרלוק מגלה שהתיק הרפואי שלו נגנב והמידע שבו נמכר ברשת האפלה.

בחור בשם דיויד הורביץ מופיע בביתו של שרלוק ומודיע לו שאחיו המנוח, נורמן, היה נביא שחזה את מותם של כמה אנשים, כולל של שרלוק עצמו. שרלוק מפקפק כמובן בנבואות ומנסה להוכיח שכל המיתות היו רציחות.

הרלן, אחד מעוזריו של שרלוק, מבקש ממנו לעזור לו לברר לאן נעלמה דוקטורנטית שלו.

גופתה של צעירה שנחנקה למוות נמצאת במקום שבו שרלוק משתתף בד"כ בפגישות, וכמובן שהחשד נופל מיד על מייקל, שחזר העירה יום קודם לכן, מייקל מתעקש שהוא לא רצח אותה, אבל שרלוק נחוש להוכיח שכן.

מאליק משוכנעת שג'ואן רצחה את מייקל, והיא נחושה לעשות כל שביכולתה כדי להוכיח זאת, וכמובן ששרלוק נחוש לעשות כל שביכולתו כדי לגלות מי באמת רצח אותו, למרות שכל הראיות שהוא מוצא מצביעות לעבר ג'ואן.

עונה שביעית ואחרונה לעיבוד המודרני לעלילותיו של הבלש שרלוק הולמס, בכיכובם של ג'וני לי מילר ולוסי לו. העונה, הבלשים חוזרים לניו-יורק ויתמודדו עם נבל חדש, אודין ריצ'נבאך.

ג'ואן מגיעה לניו-יורק כדי לסייע למרקוס בחקירה, ושרלוק מתלווה אליה בחשאי ומסייע לה. תחילה אין להם שום קצה חוט, עד ששרלוק מוצא גופה.

מנהל שירות אחסון יוקרתי באזור סחר חופשי המשרת אנשי עסקים מפוקפקים נרצח, והחקירה מובילה למזימה בין-לאומית. במקביל, שרלוק מנסה לטהר את שמו.

מסחרית מתנגשת במשאית ומתפוצצת. כשמתברר שנהג המסחרית היה חבר בכנופיית מארה טרס, הולמס מבקש עזרה מהלקון זלאיה. ג'ואן ממשיכה לחקור לגבי פטריק מירס ומגלה פרטים חדשים.

צעירה שמשתתפת במרוץ שדה נרצחת, ובמהלך סריקות מתגלות עוד שתי גופות, מה שמוביל לחקירה סבוכה. במקביל, מיליארדר פונה אל שרלוק וג'ואן בבקשת עזרה.

אודין חושף לפני שרלוק וג'ואן את מטרותיו ומציע להם להצטרף אליו. חבר של מרקוס, צלף משטרה בעברו, נעלם עם רובה הצלפים שלו, והחקירה היא מהמסועפות ביותר שהצוות נתקל בהן.

גנב שגנב כסף רב נמצא מת בעודו שכוב על השלל הגנוב. הסברה היא שהוא מת עקב מגע עם סם שהיה על שטרות הכסף, אבל ההסבר הזה לא מקובל על שרלוק. שוטרת מהמחלקה מתפטרת במפתיע, וגרגסון חושד שדווייר מעורב בכך.

קאסי, הבחורה שהתחזתה לפני ארבע שנים לילדה שנחטפה, מופיעה בביתם של שרלוק וג'ואן ומבקשת מהם לעזור לה לגלות מי רצח את אם האומנה שלה.

בעקבות מותה של אמנית ניו יורקית מנסים ווטסון ושרלוק לקבוע אם רוצח סדרתי שפעל בתחילת שנות האלפיים צץ שוב. בינתיים ווטסון חושדת ששרלוק מסתיר ממנה מידע על אודין רייכנבך.

אודין רייכנבך מציע לשרלוק לשתף פעולה ולעבוד יחד. בינתיים, רצח מסתורי של דוגמנית שופך אור על תעלומת רצח אחרת, בת 18 שנה.

שרלוק נעזר במורלנד כדי להציב לאודין פיתיון, מצליח ללכוד את אחת הרוצחות שלו ומנסה לשדל אותה לבגוד באודין. במקביל, מורלנד נפגש עם חבריו רבי ההשפעה כדי לנסות לנטרל את השפעתו ההרסנית של אודין על העולם.

אודין מנסה להתנקש בשרלוק וג'ואן. הם מבינים שזאת הייתה עבודה של מקצוענים ומאתרים חבורת רוצחים שכירים, אך לא מצליחים לקשר ביניהם ובין אודין. שרלוק מתחיל להתייאש.

פרק אחרון לסדרה. שלוש שנים לאחר אירועי הפרק הקודם ג'ואן מגלה שמוריארטי מתה ומאלצת את שרלוק לצאת ממחבואו. כשהוא חוזר לניו יורק, הוא לא מאמין שזה קרה, והם מנסים לברר מי עומד מאחורי ההודעה.