เอโนลา โฮล์มส์ สาวใสใจถึงต้องออกตามหาแม่ที่หายตัวไปโดยใช้สัญชาตญาณนักสืบชิงไหวพริบแข่งกับพี่ใหญ่อย่างเชอร์ล็อกและช่วยเหลือขุนนางหนุ่มคนหนึ่งที่หนีออกจากบ้าน

ในช่วงเวลาที่ทีมฟุตบอลอังกฤษมุ่งหน้าสู่กรุงโรมเพื่อเข้าร่วมการแข่งขันโฮมเลสเวิลด์คัพ ผู้เล่นใหม่มากพรสวรรค์ต้องปล่อยวางอดีตและเรียนรู้ที่จะเป็นส่วนหนึ่งของทีม

หลังจากเพิ่งไขคดีแรกสำเร็จ เอโนลา โฮล์มส์ (มิลลี่ บ็อบบี บราวน์) ก็เจริญรอยตามเชอร์ล็อก (เฮนรี คาวิลล์) พี่ชายชื่อดังของเธอ และเปิดสำนักงานของตัวเอง แต่กลับพบว่าชีวิตนักสืบรับจ้างหญิงไม่ได้ง่ายอย่างที่คิด เมื่อทำใจยอมรับความจริงอันโหดร้ายในการก้าวสู่วัยผู้ใหญ่ได้แล้ว เธอจึงตัดสินใจปิดกิจการลง ทว่าสาวโรงงานไม้ขีดผู้ยากไร้คนหนึ่งมาจ้างวานให้เธอช่วยตามหาพี่สาว คดีนี้จึงเป็นงานแรกอย่างเป็นทางการของเอโนลา ซึ่งชวนพิศวงงุนงงเกินคาดคิด และทำให้เอโนลาต้องหลุดเข้าไปสู่โลกใหม่ที่แสนอันตราย ไม่ว่าจะเป็นโรงงานสุดโฉดและโรงแสดงดนตรีสุดตื่นตาในลอนดอน หรือสังคมชนชั้นสูง รวมไปถึงบ้านเลขที่ 221 บี ถนนเบเกอร์ ขณะที่แผนสมคบคิดสุดอันตรายจุดชนวนให้เธอต้องวานเพื่อนๆ และเชอร์ล็อกมาช่วยไขคดี เกมการสืบสวนก็เริ่มจะเข้าที่เข้าทางอีกครั้ง

ครอบครัวที่ยากไร้ นักพัฒนาอสังหาฯ ที่ร้อนใจและเจ้าของที่ดินที่เหลือทนกับปัญหาสารพัดต้องมาพัวพันกับบ้านพิศวงต่างยุคต่างสมัยในภาพยนตร์อนิเมชั่นตลกร้ายเรื่องนี้