本片讲述了随着钻石的神秘失踪，伦敦警方组织了很多侦探去查找罪犯，汤姆和杰瑞就是一对组合。棘手的案件让这对猫鼠痛苦不堪，只能寻求世界上最棒的侦探的帮助，他就是夏洛克·福尔摩斯先生。

《侦探歌剧：少女福尔摩斯》以架空的怪盗和侦探活跃的近未来为背景。在这个世界里存在着拥有被叫做“Toys”的特殊能力的人类。利用这种特殊的能力，“侦探”和“怪盗”争斗不断。而故事就是以将来要成为侦探的四个少女夏洛克、妮洛、艾露…