Бывший военный врач Джон Ватсон, служивший в Афганистане и получивший ранение в бою, возвращается в Лондон. Университетский друг знакомит его с эксцентричным детективом Шерлоком Холмсом, который подыскивает соседа. Они поселяются в квартире 221Б по Бейкер-стрит, принадлежащей пожилой хозяйке миссис Хадсон. В городе происходит серия из трёх самоубийств, которые полицейский отдел во главе с инспектором Лестрейдом считает взаимосвязанными. Холмс предлагает Ватсону посетить четвёртое место преступления в качестве доктора. Четвёртая погибшая, женщина в розовом, оставляет на полу выцарапанную надпись «Rache». Осматривая тело и место преступления, Холмс делает вывод, что надпись, вопреки мнению судмедэксперта Андерсена, не немецкое слово, означающее «месть», а недописанное имя «Rachel» (рус.Рейчел). Заметив брызги грязи на ногах жертвы, Шерлок делает вывод о наличии у неё чемодана, однако чемодан на месте обнаружен не был. Дело заинтересовывает его и он уверен, что все три случая — убийство. По пути домой с места преступления, Джона забирает неизвестная машина и привозит на пустой склад. Там Джон встречает человека, который называет себя «заклятым врагом» Шерлока Холмса и предлагает Джону вознаграждение за информацию о его соседе по квартире, однако тот отказывается. По возвращении Джона домой, Шерлок просит его отправить сообщение на номер последней погибшей жертвы с предложением о встрече. Шерлок, самостоятельно нашедший чемодан жертвы и не обнаруживший в нём телефона, делает вывод, что телефон у убийцы и таким образом пытается его выманить. Рядом с местом встречи Шерлок замечает остановившееся такси; догнав его он узнаёт, что пассажир — американец, только что прибывший в город и, следовательно, не убийца. Скотланд-Ярд узнаёт, что Шерлок обнаружил чемодан убитой и подозревают его в сокрытии улик. Пока они обыскивают его квартиру, Шерлок догадывается, что имя «Рейчел» — пароль электронной почты убитой с доступом к GPS-навигации телефона, который она, зная, что умрёт, подбросила убийце. Воспользовавшись картой, они вычисляют, что сигнал идёт из квартиры 221Б, а миссис Хадсон сообщает, что внизу Шерлока ожидает такси. Шерлок догадывается, покидает квартиру и уезжает с таксистом. Таксист рассказывает ему, что связан с убийствами, но самостоятельно жертв не убивал — они сами убивали себя после разговора с ним. Он предлагает Шерлоку сыграть в ту же игру. Прибыв в здание библиотеки, он предлагает ему под дулом пистолета выбрать из двух пузырьков, в одном из которых таблетки безвредны, а в другом — ядовиты, причем оставшийся пузырёк таксист примет сам. Пытаясь выяснить, какова выгода таксиста во всём этом, он узнаёт, что тот неизлечимо болен, а организовать всё это ему помог некий «поклонник» Шерлока. Таксист уверен, что Шерлок хочет решить головоломку и потому выберет один из пузырьков.
Джон, пользуясь GPS, вычисляет местонахождение такси. Увидев через окно соседнего здания Шерлока, готового принять одну из таблеток, Джон убивает таксиста из пистолета. Шерлок пытается узнать у умирающего мужчины, верный ли пузырёк он выбрал и кто такой этот «поклонник». Мужчина произносит «Мориарти» и умирает. Между тем, здание оцепляет полиция, и Шерлок, начиная делать выводы о стрелявшем, понимает, что это был Джон и прикрывает его перед полицейскими. Покидая место преступления, оба сталкиваются с человеком, который привёз Джона на склад. Им оказывается Майкрофт Холмс, старший брат Шерлока. Шерлок и Джон возвращаются на Бейкер-стрит, а Майкрофт даёт указание своей секретарше пристальнее наблюдать за своим братом.
