Während das viktorianische England wächst die junge Enola Holmes (Millie Bobby Brown) auf dem Land bei ihrer Mutter Eudoria (Helena Bonham Carter) auf. Die exzentrische Dame bringt ihrer Tochter neben Bogenschießen und Alchemie auch bei, wie man sich als Frau in einer kaltschnäuzigen Männerwelt behaupten kann - nämlich mit Grips, Mut und einem Repertoire an ausgefeilten Jiu-Jitsu-Techniken. Eines Morgens jedoch ist Eudoria verschwunden, was prompt Enolas Geschwister Sherlock und den hartherzigen Mycroft (Sam Claflin) auf den Plan ruft. Statt sich aber mit ihren Brüdern gemeinsam auf die Suche machen zu können, wird das junge Mädchen von ihnen kurzerhand aufs Internat verfrachtet. Der eigensinnige Teenager nimmt reißaus und macht sich selbst an die Lösung des Falls. Während sie dabei ihrem Brüderpaar einen Haken nach dem anderen schlägt, muss selbst Sherlock erkennen, dass Enolas Intellekt dem seinen durchaus ebenbürtig ist...