К Шерлоку Холмсу приходит девушка по имени Мэри Морстен, которая просит его и доктора помочь в разгадке получения ею ежегодно по жемчужине  и помочь в поиске её отца, пропавшего много лет назад. Холмс и Ватсон не отказывают ей в помощи и выясняют, что мисс Мэри является наследницей огромного состояния, на которое претендуют также сыновья майора Шолто и каторжник-инвалид  Джонатан Смолл, которого старшие Морстен и Шолто обманули. Помощник-дикарь Джонатана Смолла убивает одного из сыновей Шолто, а сам Джонатан крадёт сокровища, однако Холмс напал на след и вместе с инспектором Лейстредом и несколькими полицейскими устремляется в погоню по Темзе. Во время преследования убивают дикаря, но Джонатан Смолл успевает постепенно выкинуть в реку все драгоценные камни. В итоге сокровище, принёсшее столько бед, не достаётся никому. Однако, во время поисков доктор Ватсон и мисс Морстен полюбили друг друга и решили пожениться.

В ходе расследования дела о сокровищах Агры, Холмс и Ватсон вспоминают о другом деле, которое Холмс расследовал раньше. К Шерлоку Холмсу под чужим именем приходит король Богемии, который ведёт себя то весьма по-хамски, то жалобно просит помочь ему. Одно время король, будучи тогда еще наследным принцем, имел любовную связь с известной авантюристкой  Ирэн Адлер и вместе сфотографировался с ней и подписал фотографию на память. Теперь он собирается жениться и хочет избежать скандала. Шерлок Холмс притворяется раненым и попадает в дом Ирэн, где совместно с доктором Ватсоном имитирует пожар. Однако попытка выкрасть фотографию проваливается. Ирэн Адлер выходит замуж и уезжает, а король и Шерлок Холмс получают её другую фотокарточку и письмо с обещанием не разглашать её отношения с королём. С тех пор в комнате Холмса стоит портрет Ирэн Адлер, как напоминание о редкой неудаче великого сыщика.