เรื่องราวของ เอโนลา โฮล์มส์ น้องสาววัยทีนสุดแสบของยอดนักสืบชื่อดัง เชอร์ล็อก โฮล์มส์ เมื่อแม่ของเธอหายตัวไปอย่างลึกลับในเช้าวันเกิดครบรอบ 16 ปี เอโนลาจึงต้องใช้ไหวพริบและการฝึกฝนการต่อสู้ที่แม่เคยสอนไว้ หนีจากการถูกส่งไปโรงเรียนกุลสตรีเพื่อออกตามหาแม่ในลอนดอน ระหว่างทางเธอได้เข้าไปพัวพันกับคดีสมคบคิดระดับประเทศที่เกี่ยวข้องกับลอร์ดหนุ่มผู้สูงศักดิ์ จนพิสูจน์ให้พี่ชายทั้งสองเห็นว่าเธอก็เป็นนักสืบที่เก่งกาจไม่แพ้ใคร