神探夏洛克第二季第一集承接上一季最后一集的剧情，正当莫里亚蒂和夏洛克处于生死相搏之时，莫里亚蒂的手机响了，他接到了一个神秘的电话，不得不放弃和夏洛克的博弈，而电话的另一头，一个妖娆女人的手出现在画面中，她手上似乎掌握着莫里亚蒂十分想要的东西。夏洛克回到贝克街，和约翰又处理了很多案子，由于约翰的博客，夏洛克渐渐成为了“网络红人”，越来越多的人来寻求帮助，但是大部分的案子十分无聊。

一天一个昏倒在贝克街的男子给他们带来了一个驴友之死的案子。夏洛克认为这个案子的程度不足以他出门，于是约翰就代替他去看现场。正在两人视频交流的时候，贝克街来了不速之客，他们要求夏洛克换上正装去一个地方，与此同时，约翰那边也来了一架直升飞机接他。原来是迈克罗夫特接他们去白金汉宫，那里有一位位高权重的委托人。

那位位高权重之人有不雅照片落到了一个叫做艾琳·艾德勒的女人手里，迈克罗夫特要求夏洛克把照片找回来。与此同时，艾琳也收到了夏洛克的照片。夏洛克装扮成被人抢劫混进艾琳的家里，看见了全裸的艾琳，艾琳开门见山点出夏洛克的身份和来意。约翰在门口触发火警，艾琳惊慌下看向室内的镜子，让夏洛克发现保险箱所在，正当夏洛克要破解密码时，几个带枪的美国人闯进来，逼夏洛克打开保险箱。

夏洛克和艾琳、约翰配合制服敌人，并乘乱顺走了保险箱里存贮着秘密的手机。但是艾琳随即发现，她给夏洛克注射了昏迷的药物然后逃走。但是两人在聊驴友之死一案的时候觉得“英雄惜英雄”，产生好感。迈克罗夫特发现美国情报局插手后让夏洛克不要再管艾琳的事情了。圣诞节的时候，贝克街开了派对，夏洛克收到了艾琳的礼物，正是那个手机，在停尸库里，夏洛克发现了艾琳被毁容的尸体，他情绪十分低落。

然而艾琳却突然出现带走约翰，告诉约翰她没有死，希望约翰可以把她的手机从夏洛克那里拿回来。而夏洛克尾随着约翰发现艾琳还活着。夏洛克回到贝克街，发现美国情报人员绑架了房东太太，让他交出手机。他觉得手机里的东西不仅仅是艳照那么简单。夏洛克收拾了歹徒，救了房东太太。落难的艾琳来到了贝克街，手机里的密码设置是「I‘m____locked」（我被____锁住了）需要在中间填上密码，夏洛克试了几次不成功只好把手机交给艾琳，艾琳有一份国安局的邮件密码，夏洛克为她破解了出来，是恐怖分子要在航班上装炸弹的航班号，艾琳偷偷把消息发给莫里亚蒂，莫里亚蒂发短信给迈克罗夫特讥讽英国情报部，迈克罗夫特知道计划失败，将夏洛克约出来。

原来英国和美国都在恐怖分子高层有卧底，将炸弹计划泄露给情报部，但是为了保护卧底的安全，他们不能直接阻止恐怖袭击，于是他们就用尸体伪装乘客来迷惑恐怖分子。但是这个计划被夏洛克破解之后被艾琳透露给了和恐怖分子有联系的莫里亚蒂，于是计划失败了。艾琳用手机里剩下的机密要挟迈克罗夫特交换大笔的条件和自身的安全，她坦言是在玩弄夏洛克。

但是夏洛克通过他们说话时艾琳脉搏加快、瞳孔放大的反应明白了艾琳对他的感情，所以他解开了密码「I'msherlocked」（我被夏洛克困住了，sher与组合起来lock即是夏洛克，意即我爱上了夏洛克）。艾琳知道秘密不在手的自己性命难保，她请求夏洛克，但是夏洛克什么也没说就离开了。几个月后，迈克罗夫特来找约翰，告诉他艾琳被恐怖分子斩首了，要求他不要告诉夏洛克实情，就说艾琳在美国，被当做证人保护起来了。

约翰这样告诉夏洛克，夏洛克要求把艾琳的那个手机给他保管留念。手机里有许多艾琳给他发的短信，最后一条是和他道别。画面转到艾琳被斩首的现场，艾琳发送最后一条短信向夏洛克告别后认命的闭上了眼睛，突然她听到自己给夏洛克设置的特殊的短信提示音，她转头看见夏洛克伪装成恐怖分子的处斩人，对她说“我一说跑，你就跑。”最后他们成功地逃了出来，夏洛克将艾琳作为「Thewoman」一直记在心里，作为唯一一个打败过自己的女人。