В день своего шестнадцатилетия юная Энола Холмс обнаруживает, что её мать бесследно исчезла. Обратившись за помощью к своим знаменитым братьям — Шерлоку и Майкрофту, — девушка не находит у них понимания. Воспитанная прогрессивной матерью, Энола не вписывается в викторианские представления о благопристойности, и Майкрофт как опекун намерен отправить её в строгий пансион. Не желая смириться с такой судьбой, Энола использует навыки, полученные от матери, чтобы расшифровать оставленные ею загадки. Переодевшись в мальчика, она сбегает в Лондон, где её ждёт не только поиск пропавшей родительницы, но и встреча с молодым виконтом, который тоже скрывается от своей семьи.