Англия, 1884 год. В день своего 16-летия Энола Холмс сталкивается с ужасной реальностью: её мать исчезла без следа. В поисках поддержки она обращается к своим старшим братьям, Майкрофту и Шерлоку, но, к её разочарованию, не находит ожидаемой помощи. Отец Энолы ушёл из жизни, когда она была ещё малышкой, а мать, придерживаясь прогрессивных взглядов, сама воспитывала и обучала дочь, что сделало её совершенно не похожей на обычную молодую даму того времени. Шерлок, хоть и проявляет сочувствие, не может противостоять решению Майкрофта, который собирается отправить Энолу в женский пансион, что для неё равносильно заточению. Не желая принимать судьбу, которую ей навязывают, Энола решает взять ситуацию в свои руки. Она начинает расшифровывать загадочные подсказки, оставленные матерью, и, переодевшись в мальчика, тайком садится на поезд в Лондон. В столице она встречает молодого виконта, который также сбежал от своих семейных обязательств, и вместе они погружаются в мир приключений и тайн, которые ждут их на каждом шагу.