England, 1884 – eine Welt am Rande des Wandels. Am Morgen ihres 16. Geburtstags wacht Enola Holmes (Millie Bobby Brown) auf und stellt fest, dass ihre Mutter (Helena Bonham Carter) verschwunden ist und eine seltsame Auswahl an Geschenken zurücklässt, aber keinen Hinweis darauf, wohin sie gegangen ist oder warum. Nach einer freigeistigen Kindheit findet sich Enola plötzlich in der Obhut ihrer Brüder Sherlock (Henry Cavill) und Mycroft (Sam Claflin) wieder, die sie beide auf ein Gymnasium für "richtige" junge Damen schicken wollen. Enola weigert sich, ihren Wünschen zu folgen und flieht, um in London nach ihrer Mutter zu suchen. Aber als sie auf ihrer Reise in ein Geheimnis um einen jungen außer Kontrolle geratenen Lord (Louis Partridge) verstrickt wird, wird Enola selbst zu einer Superdetektivin und überlistet ihren berühmten Bruder, während sie eine Verschwörung aufdeckt, die den Lauf der Geschichte zu ändern droht.