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Sherlock et Watson sont à présent installés à Londres, suite à l'affaire Michael Rowan, et collaborent avec les services de Scotland Yard. Ils sont appelés à enquêter sur l'agression à l'acide d'une mannequin qui les conduit dans le monde des tabloïds. Mais Watson semble avoir du mal à s'adapter à leur nouvelle vie loin de New York...

Suite à l'appel de Marcus les prévenant que le capitaine Gregson s'est fait tirer dessus, Joan et Sherlock reviennent aux USA. Sherlock étant recherché pour meurtre par le FBI, il est revenu avec un faux passeport et évite de se faire voir par ses anciens collègues. Joan et Sherlock vont aider Marcus à trouver ce qui est arrivé à Gregson. Au fil de l'enquête, ils retrouvent un jeune homme mort et emmuré, qui était sur le point de commettre un attentat...

Sherlock et Watson enquêtent sur la mort du responsable d'un site d'unités de stockage situé dans une zone franche. Pensant d'abord à un meurtre lié à des vols d'objets d'arts conservés sur ce site, ils découvrent que celui-ci pourrait avoir un lien avec un conflit ouvert faisant rage depuis un quart de siècle en Afrique...

Le capitaine Gregson s'est réveillé et met à mal la version de Patrick Meers, l'homme qui s'est dénoncé pour lui avoir tiré dessus. Joan se charge d'obtenir la vérité, laissant Sherlock, désormais libre, d'enquêter sur l'accident entre un camion de transport et une camionnette chargée d'essence et conduite par la Mara Tres.

Une femme poignardée pendant un marathon en forêt amène Sherlock à remonter sa piste et trouve deux nouveaux corps dans un étang, un barman contrebandier et un porc. Watson et Sherlock cherchent un lien entre les trois tout en répondant à la demande d'un milliardaire qui a reçu des menaces de mort sur sa nièce.

Holmes et Watson apprennent la proposition d'Odin Reichenbach de l'aider à analyser les données personnelles des utilisateurs de ses produits pour identifier les criminels à venir et essaient de leur côté de trouver un moyen de l'arrêter. Watson est appelé par Bell sur la disparition d'un ancien soldat disparu avec un fusil sniper qui va mener les détectives à enquêter sur le meurtre d'un boxeur au physique hors normes.

Le capitaine Gregson reprend son poste et apprend qu'une de ses meilleures agentes a posé sa démission, mais Gregson pense que son remplaçant Dwyer, connu pour son comportement déplacé envers les femmes, est derrière cette décision. Sherlock et Watson sont appelés sur l'affaire d'un braqueur retrouvé mort par overdose au Fentanyl, vraisemblablement par contact avec des billets imbibés de drogue, ce qui est impossible, et son arme avec des traces de sang non identifié.

Sherlock et Watson recherchent le motif d'action de Cassie Lenue, une brillante jeune criminelle qu'ils ont aidé à mettre en prison, et qui leur demande de l'aide pour résoudre un meurtre.

Sherlock et Watson cherchent à déterminer si un tueur en série endormi depuis longtemps a refait surface à la suite du meurtre d'un sculpteur à New York. Pendant ce temps, Watson doute de la sincérité de Sherlock concernant Reichenbach.

Sherlock et Watson reçoivent de Reichenbach une requête choquante lorsque le milliardaire de la technologie leur demande de tester son nouveau système de prévention du crime. Les détectives craignent que Reichenbach ne prenne des mesures drastiques avant la fin de l'enquête.

Sherlock et Watson s'associent à Morland pour faire appel à son vaste réseau criminel afin de démanteler le système de prévention du crime que Reichenbach a mis en place.

Le milliardaire Odin Reichenbach fournit par inadvertance à Holmes et Watson une piste susceptible de leur fournir des preuves qui l'amèneraient devant la justice.

Au milieu de la bataille entre Holmes et Watson et le milliardaire Odin Reichenbach, les enquêteurs reçoivent des nouvelles de leur vieille ennemie et ex-amour de Sherlock, Jamie Moriarty.