در سریال شرلوک و دختر، شرلوک هلمز بطور مرموزی با یک پرونده شوم روبرو شده و درگیر یک توطئه بدخواهانه با دشمن اصلی خود یعنی پروفسور موریارتی می شود که جان دوستان نزدیکش را به خطر می اندازد. سپس یک زن جوان آمریکایی به نام آملیا روجاس از راه می رسد که مادرش اخیرا به قتل رسیده و او متوجه می شود که پدر گم شده اش ممکن است یک کارآگاه افسانه ای باشد. با وجود پیشینهها و نگرشهای بسیار متفاوت، این زوج باید با هم همکاری کرده تا یک توطئه جهانی را حل کنند، پرده از راز قتل مادرش بردارند و مطمئن شوند که آیا او واقعا دختر شرلوک هست یا خیر.
