Лондон, 1895 год. Шерлок Холмс, приговоренный к пожизненному заключению в печально известной тюрьме Ньюгейт, готовится к побегу. Это не импульсивный порыв — за решеткой он оказался намеренно, чтобы раскрыть сеть коррумпированных чиновников и тайное общество, управляющее криминальным миром из тени. Камера-одиночка становится его лабораторией: из обрывков газет, крошек хлеба и ржавых пружин он собирает не только отмычки, но и карту поведения надзирателей. Каждое движение охраны, каждый скрип половиц и смена караулов ложатся в основу его плана. Но есть проблема — профессор Мориарти, давний враг Холмса, тоже находится в этой тюрьме, и его люди следят за каждым шагом детектива. Мориарти не хочет убивать Холмса, он хочет сломать его, заставить признать поражение. Побег превращается в шахматную партию, где проигравший теряет не только свободу, но и рассудок.
Холмс инсценирует болезнь, чтобы попасть в лазарет, где его сообщник — старый аптекарь, осужденный за подделку лекарств, — передает ему компоненты для химической реакции. В ночь побега тюрьму сотрясает взрыв в котельной, и в суматохе Холмс выбирается через канализацию, но Мориарти предвидел это. На выходе из сточной трубы детектива ждет засада, и начинается погоня по ночным крышам и туманным переулкам. Холмс использует каждую деталь окружения: сбрасывает на преследователей мусорные баки, путает следы с помощью уличных мальчишек и даже заставляет лаять собак, чтобы сбить ищейки. В финальной схватке на мосту Ватерлоо он заманивает Мориарти в ловушку, используя фальшивый тайник с уликами. Профессор, уверенный в своей победе, попадает в руки полиции, а Холмс исчезает в предрассветном тумане, оставив на перилах моста свою скрипку — знак того, что игра еще не окончена. Но, вернувшись в свою квартиру на Бейкер-стрит, он находит записку от Мориарти: «Ты сбежал из тюрьмы, но никогда не сбежишь от меня».