在倫敦的某個寧靜角落，華生和瑪麗的家庭迎來了新生命——可愛的女兒羅莎。他們邀請了夏洛克作為教父，然而，在洗禮的過程中，夏洛克似乎心不在焉，只顧著發訊息和刪除訊息，這讓華生和瑪麗感到有些困惑。

與此同時，大衛的兒子查理打來了視訊電話，儘管信號時斷時續，他卻堅持要求大衛拍攝家中汽車的照片。一週後，一輛汽車撞上了查理的車，引發了一場爆炸，查理的屍體在車內被發現，而死亡時間已超過一週。這個離奇的案例引起了夏洛克的極大興趣。

夏洛克在大衛家中發現了英國唯一女首相柴契爾的照片，引起了他的警覺。他直覺地認為這張照片與即將發生的案件有著千絲萬縷的關係。透過調查，夏洛克發現家裡曾發生過行竊，而破碎的雕像則是關鍵線索。

經過一番推理，夏洛克揭開了真相：查理想給大衛一個驚喜，卻意外身亡。這背後的陰謀卻遠比表面看起來複雜得多。夏洛克開始深入調查，試圖揭開隱藏在背後的真相。

在調查過程中，夏洛克找到了他的哥哥麥考夫，詢問了莫里亞蒂和柴契爾之間的關係。他預感到一些事情即將發生，而這一切似乎都與瑪麗有關。

此時，金利斯找上了夏洛克，希望他能幫忙解決一起案件。夏洛克尚未等金利斯開口，就已經道出了他想知道的一切。金利斯驚訝於夏洛克的洞察力，同時也對妻子的離開感到惋惜。夏洛克告訴他，他的妻子離開是因為他的口氣太重。

警官送來了一座引起夏洛克懷疑的雕像，上面發現了血跡。夏洛克和華生一起找到了曾經幫助過的駭客托比，希望他能提供技術支援。同時，夏洛克也邀請瑪莉一起參與調查，他們帶著托比尋找相關證物。

格雷克找到了雕像和柴契爾之間的線索，而夏洛克則始終關注著黑珍珠事件。在泳池旁等待犯案兇手的過程中，夏洛克被兇手推入泳池，試圖將他溺死。經過一番激烈的爭鬥，夏洛克成功逃脫了兇手，卻在摔碎雕像的瞬間發現了阿格拉的字條。這一切都與瑪莉有關，夏洛克決心要保護她。

然而，事情的發展超出了夏洛克的預料。瑪麗留下一封信給華生後不辭而別，她透過搖骰子的方式來到了伊朗的德黑來。夏洛克緊跟在後，希望能找到瑪麗並解開謎團。在德黑來，夏洛克、華生和瑪莉重逢，然而，阿傑伊的出現卻打破了這溫馨的氛圍。

阿傑伊和瑪麗舉槍相對，夏洛克從他們的對話中得知背叛者是英國人。為了揭開真相，夏洛克與私人暗殺組織的阿穆在倫敦水族館見面。阿穆表示她對這一切感到厭倦，只想尋求安寧，就像瑪麗一樣。然而，瑪麗堅決不同意阿穆的請求。

在緊張的對峙中，阿穆拿起手槍對準了瑪莉。夏洛克果斷出手，揭示了阿穆的真實身分。面對無法逃脫的境地，阿穆無奈開槍對準夏洛克，瑪莉卻為夏洛克擋下了一槍。在瑪莉的犧牲下，夏洛克和華生得以逃脫險境。

然而，瑪麗的離世卻為華生、夏洛克和哈德森太太帶來了巨大的悲痛。在整理瑪莉的遺物時，夏洛克和哈德森太太意外發現了瑪莉留下的遺書。遺書中，瑪莉請求夏洛克一定要拯救華生。