在萊辛巴赫墜樓案兩年後，約翰·H·華生的生活似乎逐漸回歸平靜。他努力地將過去的陰影拋在腦後，和集美麗與智慧於一身的瑪麗·摩斯坦一起，計劃步入新的人生階段。然而，就在他們即將享受這份和諧與浪漫時，福爾摩斯的復活卻打破了這份寧靜。

華生對福爾摩斯的歸來既感到喜悅，又充滿了複雜的情感。他深知，這位老朋友的出現意味著他們將捲入一系列複雜的案件和危險的冒險。然而，他也無法否認，內心深處對福爾摩斯的回歸充滿了期待。

這一次，夏洛克和華生的旅程將充滿挑戰。他們需要揭開倫敦街道下隱藏的陰謀，解決婚禮上突如其來的意外，同時還要面對一個惡名昭彰且陰險的敵人——查爾斯·奧古斯都·馬格努森。馬格努森以其狡猾和殘忍的手段聞名於世，他的存在為整個案件增添了更多的複雜性和不確定性。

在解決這些挑戰的過程中，夏洛克和華生的關係也經歷了巨大的變化。他們曾經的默契和信任因為福爾摩斯的復活而出現了裂痕。華生對福爾摩斯的歸來感到困惑和不安，而福爾摩斯則試圖用自己的方式重新融入他們的生活。

在安德森的一次大膽假想中，夏洛克·福爾摩斯的「死亡」被描繪成了一場精心策劃的騙局，其中涉及了假面具和催眠師的神秘力量。然而，這個引人注目的理論被雷斯垂德探長毫不留情地駁回，他認為這只是安德森因誤解導致的夏洛克自殺的內疚感在作祟。然而，事實並非如此。

在夏洛克生死未卜的期間，他的兄弟麥考夫親自深入塞爾維亞，從殘酷的逼供中解救了夏洛克。夏洛克被告知，倫敦的地下網路正在策劃一系列恐怖活動，他必須立刻回歸，揭露並阻止這些陰謀。於是，夏洛克以全新的身份和決心，再次回到了貝克街221B。

華生醫生在收到夏洛克歸來的消息後，懷著複雜的情緒再次踏入了這個充滿回憶的地方。他見到了哈德森太太，由於夏洛克自殺的打擊，華生至今仍然無法釋懷，甚至避免使用手機與朋友們聯繫。哈德森太太對華生的到來感到既高興又傷感，而華生也向她透露了自己即將結婚的好消息，堅稱自己與夏洛克並非戀人關係。

麥考夫決定暫時不告訴華生夏洛克的真實情況，甚至連哈德森太太也對此一無所知。夏洛克打算給華生一個驚喜，於是他假扮成侍者，出現在華生求婚的餐廳中。然而，他的惡作劇讓華生憤怒不已，兩人再次發生了衝突。儘管夏洛克解釋了自己失蹤和隱瞞真相的原因，但華生仍然難以接受，並拒絕了夏洛克邀請他一起破案的提議。

失去了助手的夏洛克必須尋找新的幫手，茉莉成為了他的新助手。然而，就在此時，華生因為夏洛克和瑪莉的嘲笑，決定刮去自己的鬍子。然而，茉莉的戀情讓夏洛克再次陷入了困境。

在解決了一系列棘手案件後，夏洛克開始著手對付倫敦地下網路的恐怖攻擊。然而，在他全力以赴的時候，華生卻被綁架了。夏洛克騎著機車，帶著瑪莉趕到了營火節現場，成功救了華生。他們在調查過程中發現了一個火車上的工作人員提供的線索，順藤摸瓜，揭露了地鐵案件的陰謀。

在一間廢棄的地鐵隧道裡，夏洛克和華生發現了大量的炸彈。然而，就在此時，炸彈被遙控啟動。夏洛克雖然聲稱自己不會拆彈，但他的聰明才智成功阻止了炸彈的爆炸，避免了大笨鐘和國會議員遭受攻擊的危機。

夏洛克找到安德森，向他解釋了自己當初成功逃脫的計畫。儘管安德森仍有所懷疑，但夏洛克的決心和智慧已經贏得了他的信任。地鐵案件的兇手被逮捕，但夏洛克深知背後仍有更大的陰謀。他打算繼續深入調查，揭開這一切的真相。

在原著《四簽名》中，雷斯垂德探長歷經一年的追捕，終於即將捉拿歸案那位狡猾的犯人。然而，就在這個關鍵時刻，夏洛克福爾摩斯的一則簡訊打亂了他的計畫。短信上簡單的兩個字“救命”，讓雷斯垂德不得不放棄眼前的功勞，匆忙返回貝克街221B。

他以為夏洛克遇到了什麼生命危險，但真相讓人哭笑不得。原來，夏洛克正為華生的婚禮而苦惱。華生邀請夏洛克成為自己的伴郎，並在婚禮上發表演說。對於夏洛克這位以邏輯思維著稱的偵探來說，這無疑是個巨大的挑戰。

哈德森太太送來早茶，並安慰夏洛克說婚姻能徹底改變一個人。然而，這反而讓夏洛克感覺更糟。他擔心自己的言語不當會破壞華生和瑪麗的幸福時刻。為了分散夏洛克的注意力，瑪莉建議華生為他找些案子來解決。

婚禮如期舉行，伴娘試圖對夏洛克調情，但他不為所動。此時，一個名叫大衛的男人出現，讓瑪利亞十分欣喜。然而，大衛卻不敢靠近瑪莉。原來，夏洛克早已調查大衛，警告他不要對瑪麗抱持愛慕之心，如果見面也必須在華生在場的情況下。大衛因此感到驚慌。

婚禮上，華生的老上司肖爾托上校出現，讓華生倍感驚喜。而當夏洛克開始對伴郎發言時，他的言語懇切、情感真摯，讓在場的人都為之動容。夏洛克被華生邀請參加婚禮，並被稱為他此生最愛的兩個人之一和最好的朋友。這個發現讓夏洛克震驚不已，幾乎感動到說不出話來。

在婚禮上，夏洛克開始講述關於華生的有趣故事，其中大部分都與他們共同破案的經歷有關。在這些案件中，華生展現了他的勇敢、果決和忠誠。特別是女王衛兵離奇死亡案中，華生作為軍醫的專業素養給夏洛克留下了深刻印象。而在幽靈約會案件中，夏洛克和華生共度了華生的單身之夜，兩人在街頭喝得酩酊大醉，最後被雷斯垂德從監獄中撈出。

就在婚禮的高潮時刻，夏洛克忽然意識到這兩起案件之間的關聯。有人想要在婚禮上刺殺華生的上司。他迅速採取行動，用自己的機智果決制止了這場暗殺事件的發生，確保婚禮得以順利進行。

華生和瑪莉在夏洛克優美的小提琴聲中翩翩起舞，而茉莉也與自己的男友幸福地擁抱在一起。婚禮後的舞會繼續進行，賓客們歡聲笑語，熱鬧非凡。然而，夏洛克卻選擇在這個時刻獨自離開，穿上大衣消失在夜色中。

在倫敦的某個角落，華生接到了朋友焦急的電話，請他前往一個年輕人吸毒的聚集地，尋找失蹤的兒子。華生沒有多想，便踏上了這段未知的旅程。然而，他萬萬沒有想到，這次簡單的尋找任務，竟將他再次引入了夏洛克的複雜世界。

當華生踏入那個陰暗的角落，眼前的景象讓他不禁皺起了眉頭。而當他看到那個熟悉的身影──夏洛克，正沉迷於毒品的世界時，他的心更是沉到了谷底。夏洛克為了一個案子，重新開始了他早已戒掉的毒品，這讓他的哥哥麥考夫非常生氣。但夏洛克堅稱，他這麼做是為了破案，毒品能帶給他靈感。

華生沒有多說什麼，他只是默默地帶著夏洛克回到了貝克街。然而，當他推開門的那一刻，他驚訝地發現，夏洛克有了一位新女友，而這位女友，正是他婚禮上的伴娘潔琳。華生的心中五味雜陳，他不知道夏洛克和潔琳的關係到底是為了案子，還是真的情感。

接下來的日子裡，夏洛克和華生一起調查案件。夏洛克為了接近目標，甚至假裝求婚，混進了馬格努森的辦公室。華生也緊跟在後，他們一起探索真相。然而，就在夏洛克發現馬格努森被威脅的時候，威脅者轉過頭，竟然是華生的新婚妻子瑪麗。瑪麗曾是政府特工，厭倦了刀頭舔血的生活後，選擇隱居下來，與華生結婚。但現在，她的身分被夏洛克意外揭露，她本來想殺了夏洛克，但最後還是因為惻隱之心，只將夏洛克打傷。

夏洛克用盡自己所有的知識保護了自己，重傷之下得以存活。華生從清醒過來的夏洛克那裡得知了瑪麗的身份，但他選擇了原諒瑪麗。然而，事情並沒有那麼簡單。瑪麗的資料被馬格努森掌握，用來威脅對方。除此之外，馬格努森還擁有許多隱密的資料，用來威脅西方的各個國家，甚至連麥考夫也受到了威脅。

為了保護瑪麗和國家的利益，夏洛克和華生再次找到了馬格努森。但馬格努森是個出色的犯罪者，記憶能力高超。夏洛克以為對方有隱密的倉庫用來儲存威脅的資料，但最後發現這些資料只存在於馬格努森的記憶宮殿裡。為了保護瑪莉的身分不被發現，也為了保護麥考夫和國家的利益，夏洛克毅然開槍在警察面前打死了馬格努森，自己因此獲罪。

為了保護自己的弟弟，麥考夫只能把夏洛克遠送國外，送到東歐當臥底半年。華生和瑪莉送夏洛克離開，他們的心中充滿了不捨和擔憂。然而，就在夏洛克離開後，莫里亞蒂的影片被播放到了全國的電子螢幕上。原來，莫里亞蒂在當初的墜樓案中並沒有身亡，一切迷霧重重。

為了揭穿莫里亞蒂未亡的真相，夏洛克再次被麥考夫召回倫敦。他再次踏入了這個充滿謎團的城市，準備揭開最後的真相。而華生和瑪麗，也將在他的身邊，陪伴他走過這段未知的旅程。