第二季第一集承接上一季最后一集的剧情，从被炸弹和狙击枪威胁的夏洛克和华生和莫里亚蒂第一次正式会面开始。接着夏洛克在接受白金汉宫一份重要委托的案件中遇到了亦正亦邪的神秘女子艾琳·艾德勒，一位旗鼓相当的对手，一个使他心动的女子。这一次莫里亚蒂使大众相信夏洛克所有的事迹全是虚构，使之变成一个伪英雄名誉扫地。而为了彻底打垮夏洛克迫使他跳楼，莫里亚蒂竟立刻吞枪自杀，结局到底如何，夏洛克会因此中了他的圈套吗？

二战期间，盟军苦于德国的秘密系统”英格玛“无法破译，政府召集了一批民间数学家、逻辑学家进行秘密破解工作，图灵就是其中之一。计划刚开始图灵遭到了以休为首的组员和领导的排斥，幸好军情处部长孟席斯帮助他立项研究破译密码的机器，而图灵则变成了负责人，招收了新的成员琼开始了艰难的工作。琼很快就迷上了图灵，由于她的帮助所有组员空前的团结，并于两年后成功破解德军的密码。图灵一度与琼订婚，但实际上他隐瞒了一个秘密，因为这个秘密他也遭受了非人的待遇……

斯特兰奇博士是一名外科手术医生，他拥有着高超的智商和精湛的技艺，是医院乃至整个医学界的传奇人物。某一日，斯特兰奇博士遭遇了一场可怕的车祸，尽管保住了双手，但这双手伤痕累累不住颤抖，这也就意味着，他再也不能拿起手术刀，站在无影灯下了。 斯特兰奇博士的生活就此失去了意义陷入了绝望之中，他决定远赴尼泊尔，寻找传说中能够治愈他双手的神秘力量。在尼泊尔，风尘仆仆的斯特兰奇博士拜入了神秘的古一法师门下，成为了其弟子，与此同时，古一法师曾经的弟子卡西利亚斯亦在虎视眈眈，企图完成他获得永生的大业。