Holmes menduga bahwa serangkaian kejahatan ini bermuara pada seorang dalang kejahatan yang sama pintarnya dengan Holmes, Professor Moriarty (Jared Harris). Pada suatu ketika, Holmes mengajak sahabat serta rekannya, Dr. Watson (Jude Law) bersama kakaknya, Mycroft (Stephen Fry), untuk merayakan pernikahan Watson dengan Mary (Kelly Reilly). Situs Domino 99 Online Terbaik dan Teraman
Namun saat berada di restoran, Holmes tak sengaja menyelamatkan calon korban pembunuhan Moriarty, dan di sana ia bertemu dengan Moriarty. Moriarty mengancam Holmes bahwa ia akan membunuh Watson jika ia terus menginvestigasi dirinya.
Menerima tantangan tersebut, Holmes kemudian mengajak Watson untuk mengungkap kasus ini bersama. Holmes pun mendorong keluar istri baru Watson, Mary, dari sebuah kereta yang sedang berjalan ke arah Prancis. Namun Mary ternyata diselamatkan oleh Mycroft dan hal ini sengaja dilakukan Holmes agar Mary aman selagi ia dan suaminya menginvestigasi Moriarty.
Saat berada di dalam usaha untuk menginvestigasi Moriarty, Holmes tertangkap dan mengetahui bahwa ternyata Moriarty memiliki bisnis kapas, senjata dan barang-barang lainnya di seluruh Eropa. Moriarty kemudian berencana untuk memulai suatu perang agar bisnisnya berjalan dengan sukses. Sebelum sempat membunuh Holmes, Holmes diselamatkan oleh Watson dan keduanya kabur untuk rencana selanjutnya.
Rencana mereka berujung pada sebuah perhelatan yang ia hadiri bersama Mycroft dan Watson. Sebuah kabar mengatakan bahwa di antara para tamu undangan terdapat sepasang kembar, namun salah satunya bukanlah mirip secara alami melainkan percobaan dari eksperimen untuk menampilkan wajah yang sama dengan orang lain. Orang yang menjadi percobaan ini akan bertugas di bawah perintah Moriarty namun akhirnya berhasil dihentikan oleh Watson dan Sim. Situs BandarQ Online Terbaik dan Teraman
Pada saat yang bersamaan, Holmes mengajak Moriarty bermain catur di sebuah balkon di atas air terjun. Di dalam permainan, Holmes mengungkapkan bahwa ia telah mencuri buku yang berisi tentang keuangan Moriarty, yang sekaligus menjadi satu-satunya bukti kejahatan Moriarty. Keduanya akhirnya terlibat dalam sebuah perkelahian hingga sama-sama jatuh ke dalam air terjun yang tinggi.
Holmes yang rupanya selamat mengirimkan sebuah paket kepada Watson yang sedang menulis tentang kasus terakhir Holmes. Saat Watson yang curiga menanyakan pengirim paket tersebut pada Mary, Holmes mengendap masuk ke dalam ruangan Watson dan menambahkan tanda ‘?’ pada kata ‘The End’.
