最后的謎題

一個小女孩坐在航行中的飛機上，頭頂的氧氣面罩已經被放了下來。她突然發現媽媽和飛機上所有人，包括飛行員全部陷入了昏迷。這時她聽到有手機在響，接起電話后，一個自稱是莫里亞蒂的男人說，歡迎她來到最終懸疑。

夏洛克的哥哥麥考夫在自家放映室里看著電影，突然電影出現異常。他起身查看，發現屋子里門時開時關，燈泡忽明忽暗，所有的畫像眼睛里都流出血來，好像鬧鬼一樣，還有個小丑說要殺了自己。

正當麥考夫走投無路時，夏洛克現身了。原來這一切都是他一手導演的。夏洛克就是為了弄明白，自己有一個叫歐洛絲從未謀面的妹妹。這個妹妹從小被哥哥關押起來。現在這個妹妹已經逃了出來甚至還偽裝成心理醫生把華生打昏。

麥考夫極不情愿地聽從了華生的建議，屈尊到貝克街夏洛克的公寓進行咨詢。根據麥考夫的介紹，歐洛絲是福爾摩斯家三個孩子中最聰明的一個，根據專業評估甚至是百年一遇的天才。夏洛克的記憶中卻對這個神秘妹妹只有零碎的印象。

歐洛絲因為放火將自家祖宅燒毀而被關押。后來麥考夫又對父母謊稱妹妹在另一次縱火中燒死了，其實是被秘密關押在謝林福特島，由魯迪叔叔照看。

謝林福特監獄是專門用來關押精神病人和危險人物的堡壘。麥考夫自信滿滿的說歐洛絲自小被關押在那里，絕不可能逃脫。

幾人正聊著往事，一架小型無人機播放著幼年歐洛絲創作的童謠飛了進來。無人機上載著一枚新型耐性炸彈，啟動后只要屋子里的人有動作就會爆炸。幾人迅速計算商量好對策，分別從窗口門口逃出，貝克街的房子被炸毀了。

死里逃生的幾人決定搞清歐洛絲是如何逃脫的，他們劫持了一艘小船來到了謝林福特監獄。監獄里關卡重重，要找到歐洛絲頗費一番周折。

神秘的歐洛絲被關在牢房中的牢房里，有大批守衛日夜看守和攝像頭24小時監控。為了避免受到歐洛絲的蠱惑，任何人都不能距離玻璃墻三英尺以內。

歐洛絲從小就有強大的心理暗示能力，能夠通過言語和眼神影響他人思考，并且將他人的性格和記憶進行重塑。成年以后，這種能力更是神乎其技，在她的暗示下，想要研究她的心理醫生殺光全家后自殺。

夏洛克在監獄長的同意下見到了歐洛絲，她正在拉小提琴。麥考夫和華生留在辦公室向監獄長了解歐洛絲最近的情況。

作為監獄長的直接上司，麥考夫對監獄長的工作很不滿意，責怪他沒有嚴格遵循不讓歐洛絲接觸任何人的規定。華生更是發現了問題所在，那就是監獄長已經被歐洛絲感化，整個謝林福特監獄其實就在歐洛絲的直接管理之下!這時，夏洛克也被歐洛絲打暈。

其實歐洛絲的最大變化還要從五年前說起。五年前的圣誕節，莫里亞蒂被作為圣誕禮物送到謝林福特監獄交給歐洛絲。歐洛絲因為其超常的智力水平經常幫助英國政府預測恐怖襲擊，作為回報也會得到一些無傷大雅的禮物。那一年的要求就是和莫里亞蒂五分鐘不受干擾的對話。這件事只有麥考夫和監獄長知道。

夏洛克，麥考夫，華生和監獄長四人被關在曾經關押歐洛絲的牢房里。畫面回到片頭，小女孩被困在一架航行中的飛機上，女孩的媽媽包括飛行員全部陷入了昏睡。這時夏洛克獲得了和被困在飛機上的小女孩進行短暫的對話的機會，這個對話是歐洛絲故意安排的。

監獄長的妻子作為人質，被歐洛絲綁在監獄長的辦公室里。歐洛絲要求麥考夫或者華生殺監獄長，否則就殺掉監獄長的妻子，被困飛機上的小女孩也將失去被救助的機會。監獄長為了救妻子甘愿受死，但是華生和麥考夫都下不去手。監獄長選擇了自殺，這違反了歐洛絲的規定，歐洛絲面不改色的將監獄長的妻子擊斃了。

只有按照歐洛絲的要求去做，才有拯救小女孩所在飛機的機會。按照要求，夏洛克三人來到另一個房間。房間里有一把步槍，桌上放著一個紙袋。紙袋里有四張照片，一張是一名叫埃文斯的男子，他六個月前被那把步槍在300米外打死，另外三張照片分屬三兄弟，是槍擊事件的嫌疑人。歐洛絲讓夏洛克利用與華生和麥考夫的互動，研究出是誰開的槍。

為了增加難度，歐洛絲還將三兄弟吊著綁在房間外，夏洛克的選擇直接決定了誰將被扔進大海。為了盡快救出被困飛機的小女孩，夏洛克必須給其中一人定罪。經過夏洛克三人的縝密分析，真正的罪犯很快被找出。但是精神異常的歐洛絲把三兄弟的繩子都放開了!華生一時難以接受這種結果，夏洛克提醒他，作為戰士別被歐洛絲牽著鼻子走。

夏洛克又獲得了跟小女孩通話一分鐘的機會。通過交談得知，小女孩的飛機正在海面上飛行，遠處能看到城市的燈光。麥考夫建議讓飛機在海里墜毀這樣可以保護城市減少損失。但是華生主張幫助小女孩爭取機會，將飛機降落在城市。這時通話又中斷了。

三人來到另一個房間，屋子中間擺著一個棺材，歐洛絲要求三人推斷出這是為誰準備的。根據提示，夏洛克推斷出棺材是給自己的仰慕者法醫茉莉準備的。

果然，歐洛絲已經在茉莉的房間安裝了定時炸彈，除非茉莉在與夏洛克的三分鐘通話中說出“Iloveyou.”三個字。而且夏洛克不能告訴茉莉整件事情的原委，否則歐洛絲馬上引爆炸彈。

夏洛克給茉莉打去了電話，但不知道怎么啟發茉莉說出那句話。看著時間一分一秒的過去，夏洛克焦急萬分。為了套出茉莉的話，誰也不愛的夏洛克撒謊先說了“Iloveyou.”茉莉在最后兩秒也對夏洛克吐露真情。夏洛克以為自己完成了任務，要求與飛機上的小女孩通話。

不想這次夏洛克又被騙了，茉莉家根本沒有什么炸彈。這一切都是歐洛絲為了摧毀夏洛克心理設置的情感情境。被耍的夏洛克十分生氣，把棺材砸的稀爛。他感覺自己就是用來做實驗的小白鼠。這次輪到華生開導他，不要忘了自己是一名戰士!

來到下一個房間，屋里只有多角度攝像頭和播放歐洛絲要求用的幾臺電視。這次歐洛絲要求夏洛克，用之前給他的只剩一顆子彈的手槍擊斃一人。夏洛克只能從麥考夫和華生中二選一，帶著前往下一個房間做任務。

麥考夫指責華生是沒用的蠢貨，夏洛克的跟班陪襯，催促夏洛克趕快動手，華生也甘愿受死。夏洛克識破哥哥的計謀，其實麥考夫是故意讓自己引起反感，好被弟弟打死。麥考夫整好衣裝留下遺言，做好挨一槍的準備。他告訴夏洛克，五年以前歐洛絲的五分鐘無監視談話是跟莫里亞蒂進行的。

歐洛絲告訴夏洛克，當初莫里亞蒂也是預測的夏洛克會選擇打死麥考夫。歐洛絲和莫里亞蒂五分鐘的對話就有了這么嚴重的后果，夏洛克對哥哥麥考夫非常生氣。但是夏洛克不想被歐洛絲擺布，他向監獄長學習選擇了自殺，開槍之后在腦后摸到了一顆彈殼。歐洛絲激動地在電視里大聲阻止。夏洛克居然沒有死。

夏洛克醒來后發現自己躺在一間小屋的桌子上，屋子墻上貼滿了各種照片。飛機上的小女孩恢復了和夏洛克的通話。小女孩更加害怕了，說距離上次與夏洛克通話時間已經過去了幾個小時。夏洛克必須趕在飛機燃油耗盡前指導小女孩將飛機迫降在人煙稀少的地面上。

華生醒來發現自己在一個有粗糙石頭墻壁的地方。他也可以和夏洛克對話。在夏洛克的啟發下，華生注意到自己腳下是兩英尺深的積水，雙腳被鐵鏈鎖住，水里隨手撈起的都是小骨頭。

夏洛克在自己的屋子里摸索，找到了一個大陶瓷碗，上面用紅墨水寫著“redbeard”。飛機上的小女孩按照夏洛克的要求來到了飛機駕駛室，駕駛室的門開著，飛行員也在昏睡。小女孩說飛機開始劇烈抖動，離水面越來越近了。

這邊華生也發現了自己是在一口井底。

夏洛克經過觀察，發現自己所在的屋子是紙板搭起來的。推倒紙板屋，原來夏洛克就在歐洛絲曾經放火燒毀的福爾摩斯家祖宅。歐洛絲的聲音又響起來了，原來她是在替莫里亞蒂完成未盡的事業。紅胡子是夏洛克兒時最愛的一條小狗，先被歐洛絲藏了起來，后被她淹死。歐洛絲創作的那首兒歌，就是為了啟發幼年的夏洛克找紅胡子的。現在歐洛絲又要淹死夏洛克的另一只紅胡子——華生。

現在華生被困在不斷注水的井底，小女孩所在的飛機馬上就要墜毀，夏洛克仍然對兒歌中提到的線索完全摸不著頭腦。這時華生摸到了水底的頭骨，夏洛克也想起來了，哥哥麥考夫一直在誤導自己，其實根本沒有紅胡子這條狗。夏洛克有個叫維克多·特雷夫的好朋友，曾經誤入井底活活餓死。

夏洛克想起曾經玩耍的墓地，墓碑上的數字和歐洛絲兒歌的歌詞對應，進行排列組合后就是問題答案。根據歌詞指引，夏洛克找到了藏在屋子里的歐洛絲，其實根本沒有什么被困飛機的小女孩，那只是歐洛絲精神分裂的人格之一。

夏洛克安慰和引導被困在小女孩人格里的歐洛絲，救出了馬上就要被淹死的華生。麥考夫也被發現關在一間舊牢房里。警察趕來逮捕了歐洛絲。

重新被關回謝林福特監獄的歐洛絲拒絕交談，只用小提琴和夏洛克交流。福爾摩斯家三兄妹的父母都去探視。

華生在自己家找到妻子瑪麗留給自己的另一張光盤。