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。

没有事件可解，便无法称之侦探──号称「福尔摩斯」的大学生侦探明智恭介（中村伦也 饰），不顾助手叶村让（神木隆之介 饰）劝阻，缠上电影研究社社长，因为社内怪事连连：社员自杀、短片出现恐怖人脸、即将举办的合宿收到恐吓字条，令许多社员心生退意。然而，别人的麻烦正是侦探的乐趣，明智死缠烂 打想参加合宿却无法说服社长。苦恼时，神祕的美少女侦探剑崎比留子（滨边美波 饰）现身解围，以「不问她目的」和「她一同参加」为条件，让明智与叶村混进其中。