伦敦警察局正为一系列自杀案件忙得不可开交,所有死者皆因服用了致命的有毒胶囊而相继死去。于是，走投无路的lestrade警官不得不转向sherlockholmes（夏洛克·福尔摩斯）——这位非官方的侦探顾问寻求帮助。sherlock从案件的蛛丝马迹推断出,这一连串事件并非单纯的自杀，而是有一名连续杀人犯在幕后主使。与此同时,同在寻找公寓舍友的johntson（约翰·华生）和sherlock经介绍相识,两人一拍即合,当即搬入贝克街221b的公寓。
在推理与追击下,杀人凶手终于露出了真实面目——一名伦敦的士司机。sherlock单枪匹马与凶手进入空无一人的教堂，在那里，凶手透露了他的作案手法，那便是用手枪指着被害人,强迫他们参与一场俄式轮盘般性命的豪赌：两颗胶囊，一颗无害,一颗致命。当被害人做出了选择，凶手便拿起另外一枚胶囊，与之同时吞服。然而，连赢四局的凶手，果真是被命运眷顾吗？危险一触即发。紧要关头，尾随而至的tson举起手枪，射杀了出租车司机。在sherlock的逼问下，快要气绝的凶手终于说出整个事件真正的幕后操控者——moriarty。
本集改编自holmes与tson的首个案子：血字的研究（astudyinscarlet）。在原著的基础上，编剧做出了许多巧妙有趣的改编。例如，受害人留下的死亡讯息：rache，在原著中holmes解释为德语“复仇”。然而在bbc剧集中，sherlock却否定了警官提出的“复仇”概念，继而指出rache是女名：rachel，被害人死去的女儿，同时也是她手机中的密码。正是靠着这条死亡讯息，sherlock开启了全球卫星定位系统，开始了对犯人的追击。除此之外，还有许多精心布置的细节，例如在全城禁烟的伦敦，大烟枪sherlock没了经典的烟斗，只能靠尼古丁贴片保持思维兴奋。诸如此类的设计，无不在sherlock与tson宏大的冒险中，向原著致敬。
本作第一主角，自称职业为“咨询侦探”，与华生医生合租贝克街221b公寓。平时待在公寓里等待警方的咨询或者关注报纸和网上的新闻案件，穿着随意，破案时行头通常为黑色西装，外面罩一件黑色长毛呢风衣，围深蓝色围巾。被莎莉·多诺万警官称作“怪胎”，因莫里亚蒂设下的圈套，夏洛克为保护华生和其他重视的人的生命，在华生面前坠楼，不过奇迹般的假死月兑身。
夏洛克·福尔摩斯
约翰·h·华生/johnhtson（马丁·弗里曼/martinfreeman饰）
本作另一位主角，退伍军医，曾服役于前诺桑伯兰第五明火军团，夏洛克·福尔摩斯的室友、挚友和助手，与其合租贝克街221b公寓。左肩在战斗时中弹，留下了心理障碍以致跛足，但在“粉色的研究“一集中和sherlock追踪凶手，穿越伦敦市区的过程中克服了心理上的伤残障碍而痊愈。有一个嗜酒的同性恋姐姐harry。第三季中与玛丽·莫斯坦结婚。
约翰·h·华生
吉姆·莫里亚蒂/jimmoriarty
（安德鲁·斯科特/andrescott饰）
第一季和第二季的最终反派，自称是个“咨询罪犯”。聪明狡猾，行事低调谨慎，手下不计其数。视夏洛克·福尔摩斯为劲敌，所有的案子或多或少都与他有所关联。制造出一连串案件，甚至拿华生和夏洛克身边的人相威胁，只为彻底打败他，抹杀掉夏洛克·福尔摩斯的存在。第二季最后与夏洛克在屋顶对决，为逼其自杀，饮弹自尽。第三季最后在全英格兰的所有电子屏幕中露脸。
吉姆·莫里亚蒂
查尔斯·奥古斯都·玛格努森/charlesaugustusmagnussen
（拉斯·米科尔森/larsmikkelsen饰）
第三季的重要反派角色，记忆能力相当高超，能迅速找到对方要害，拥有许多隐秘的资料，并以此用来威胁西方的各个国家。
查尔斯·奥古斯都·马格努森
迈克洛夫特·福尔摩斯/mycroftholmes
（马克·加蒂斯/markgatiss饰）
夏洛克的亲哥哥，英国政府的高级官员（mi6）。他这个身份曾被夏洛克用来当做调查的通行证（s2e2巴斯克维尔的猎犬）。跟夏洛克关系比较冷淡，在s3e1中提到是他和夏洛克秘密商讨制订“假死计划”并协助夏洛克成功实施，亲自潜伏进入了塞尔维亚，救出了在那里正在被严刑逼供的夏洛克。
迈克罗夫特·福尔摩斯
雷斯垂德/lestrade
（拉珀特·格雷夫斯/rupertgraves饰）
教名格雷格，伦敦警局的警官，莎莉和安德森的上司。经常请夏洛克帮忙，算是夏洛克在警察中比较认同和相信的一个，每当需要警方的力量时，夏洛克总是第一个想到雷斯垂德。s2e3中，在部下和伦敦警长格莱森的巨大压力下违心的追捕夏洛克，但心里还是有所疑惑，后来被夏洛克和约翰逃月兑。
雷斯垂德
赫德森太太/mrshudson
（尤娜·斯塔布斯/unastubbs饰）
贝克街221b的房东，有时也照顾夏洛克和约翰的生活。跟约翰一样，虽然对夏洛克抱怨不止，但跟他的感情较深，甚至把他当做自己的孩子一样看待。
赫德森太太
茉莉·琥珀/mollyhooper
（露·布瑞丽/loobrealey饰）
法医，跟夏洛克关系比较好的人之一，对夏洛克抱有好感，在圣诞节时为他精心准备了一份礼物，夏洛克在被莫里亚蒂逼入绝境时曾请求她的帮助。
茉莉·琥珀
艾琳·艾德勒/ireneadler
（劳拉·普沃/larapulver饰）
艾琳·艾德勒是福尔摩斯一生中最敬佩的女性，很多以福尔摩斯为题材的作品（如《大侦探福尔摩斯》、《贝克街的亡灵》）都将两人所谓的“爱情”当作噱头，但官方说法是，福尔摩斯并没有爱过她，只是把她当作一位可敬的对手。
艾琳·艾德勒
玛丽·莫斯坦/marymorstan
（阿曼达·艾宾顿/amandaabbington饰）
在第三季第一集中以约翰女友的身份首次出现，第二集中与约翰结婚，第三集中坦白自己是冒充一个叫mary的死者的潜逃特工，因马格努森知道她的秘密，而企图灭口，但却射伤了夏洛克。本人很爱华生，怀了华生的孩子，帮助夏洛克破案。
玛丽·莫斯坦
配角
anderson——jonathanaris，已故演员benaris的儿子，开始在坎伯维尔艺术学院学画画，后来剑桥大学读意大利和俄国语言或者是文学类专业，后来就读于伦敦著名的韦伯道格拉斯戏剧艺术学院，开始演艺生涯。
molly——loobrealey，是一位女演员兼记者。毕业于达姆爱丽丝学校，在去纽约城的theleestrasbergtheatreandfilminstitute（很有名的影视学校，安吉丽娜·朱莉和李家豪曾经在这里学习）之前在剑桥大学读历史系。她为包括premiereuk，empire，sky，theface，neonandtotalfilm在内的许多杂志贡献了许多评论与导读。
夏洛克的父母——第三季中出现的夏洛克·福尔摩斯的父母是由本尼迪克·康伯巴奇现实中的父母：蒂莫西·卡尔顿（timothycarlton）和万达·泛森（ndaventham）客串出演[2]。
john的心理医生——tanyamoodie，此女士为rada（皇家戏剧艺术学院）毕业生，演戏的同时也在母校带研究生，常年出没在皇家莎士比亚剧团，皇家宫廷剧场还有国家大剧院，演话剧，也演音乐剧，形象多以冷艳高贵著称。
s2e3，与哥夫对簿公堂的原告律师——jayegriffiths，毕业于市政音乐戏剧学院，她不仅是演员，还是个专业飞镖运动员，定期参加世界锦标赛。
s2e2，素食旅馆店小老板billy（小个子的那个）——kevintrainor，剑桥大学英文系学士学位，也在rada皇家戏剧读过，西班牙语流利，大概是西班牙裔。是优秀的弗拉明戈舞者，读书的时候就开始演戏，演遍全国，也出没于皇家莎士比亚。
s2e2，导游小哥——stephenght，80年小哥，伦敦艺术大学毕业，出没在国家大剧院演过一堆戏，曾在伦敦多玛仓库剧院演唐璜，拿过一个最佳新人奖。在《指匠情挑》中也有出演。
s2e2，清秀俊美的在巴斯克维尔基地给福华带路的小哥——08年剑桥古典文学毕业生，一毕业就加入了皇家莎士比亚。也是编剧和导演，导了一个短电影《blackpond》，baftaoutstandingbritishdebut提名了这部电影。
s2e1，提醒华生的直升机小哥——在《哈利·波特与死亡圣器（下）》中饰演小卢平。bovts戏剧学院（就是奥利弗办那个）学生，90年出生。国家青年剧院会员，得过国家级歌剧奖和话剧奖。
s2e1，在白宫中委托sherlock案子的麦哥老相好——harry，andrehavill，毕业于艾克塞特大学（官方排名在第10，缺爷的曼大在第32），是牛津大学戏剧协会的一员。同时，他也是皇家莎士比亚剧团和nationaltheatre的成员。在铁娘子中他也饰演内阁大臣，在国王的演讲中饰演robertod，也曾在《doctoro》中出现过。
s2e1，john的炮灰女友——oonacastillachaplin，卓别林的外孙女。参演了gameofthrones2x04-gardenofbones。
s1e2，中国妹子姚素林——gemmachan，父亲中国人，从小在英国长大，牛津大学法学系毕业。刚毕业后是在律师事务所中从事律师的，后才走上了演员道路，年轻一代英国华人演员之一，从曝光度上看，也是比较成功的一个。在《doctoro》中也有出演。
s1e2，卷福的老相好——bertiecarvel，毕业于苏塞克斯大学（第14位）和伦敦皇家艺术学院rada。精通法语，还会少林南北拳。bertie主要参演舞台剧，偶尔也客串一下电视剧，如《doctoro》，在《霍金》中他演的依旧是缺爷的同学。刚刚得了2012奥利弗最佳音乐剧男主角，和bc&米勒一起瓜分了奥利弗奖的两个男主角奖，而且他那个角色据说是反串。
s1e1，粉色研究女尸体——louisebreckonrichards，市政厅音乐戏剧学院毕业，演员及编剧。过去二十年演过电影，剧集，主要是在各大剧场演戏。她创作的第二部剧即将在国家大剧院上映。