Lontoo 1914. Charles Harrelston kuolee hämärissä olosuhteissa, mutta Scotland Yardin mukaan kyseessä on tapaturma. Harrelstonin perhe ei tätä niele vaan pyytää Sherlock Holmesin legendaarista apuria, tohtori John H. Watsonia, tutkimaan kuolemantapausta.

Iäkäs Watson lähtee yhdessä poikansa John Watson juniorin kanssa tapaamaan tapahtuman silminnäkijöitä, Joanna Blalockia ja tämän kymmenvuotiasta Johnnie-poikaa. Teräväpäinen Joanna, joka ei myöskään usko kuolemaa itsemurhaksi, lähtee Watsonien mukaan jatkamaan tutkimuksia tapahtumapaikalle. Kolmikon löytäessä uusia johtolankoja heille käy pian selväksi, että kyseessä on murha. Ja murhaaja on jatkuvasti askeleen heitä edellä. Ehtivätkö he löytämään riittävät todisteet syyllisen kiinnisaamiseksi ennen kuin on liian myöhäistä?

Sherlock Holmesin tytär vie mukanaan 1900-luvun alun Lontoon sumuisille kaduille kaupungin ensimmäisen naissalapoliisin, älykkään ja uppiniskaisen Joanna Blalockin seurassa.