London, Mitte des 19. Jahrhunderts, zur Blütezeit des viktorianischen Englands. Der pummelige und bebrillte Arztsohn John Watson aus der englischen Provinz muss mitten im Schuljahr seine alte Schule verlassen und auf das im Herzen der Hauptstadt gelegene Brompton-Internat wechseln. Dort muss er dann die Spötteleien seiner gleichaltrigen Kommilitonen ertragen. Lediglich der etwas distinguiert wirkende Sonderling Sherlock Holmes steht ihm hilfsbereit zur Seite. Holmes ist ein hochbegabter Student, lebt in Zwist mit seinen Eltern und liebt die gleichaltrige Elizabeth, die seit dem Tod ihrer Eltern bei ihrem Onkel, dem verschrobenen Ex-Lehrer und Tüftler Waxflatter, in dessen Dachgeschosswohnung über der Schule wohnt.
Der intellektuell etwas unbewegliche Watson und der mit einer schnellen Auffassungsgabe gesegnete Holmes werden schnell Freunde. Sie beginnen, als Ermittlerduo in kriminalistischen Angelegenheiten aktiv zu werden. Derweil werden mehrere Londoner Geschäftsleute ermordet, indem ihnen per Blasrohr eine halluzinogene Droge verabreicht wird, wodurch die Betroffenen in den Wahnsinn und im Anschluss daran in den Tod getrieben werden. Zudem werden mehrere junge Mädchen als vermisst gemeldet. Die Morde, die als Unfälle und Selbstmorde abgetan werden, sorgen für Schlagzeilen in der Presse. Doch wo die Polizei (vorrangig der dienstbeflissene, aber leicht beschränkte Sergeant Lestrade) mit ihrem Latein am Ende ist, erkennt Watson bereits Zusammenhänge zwischen den Todesfällen. Die Ermittlungsarbeiten werden dadurch erschwert, dass Holmes von der Schule verwiesen wird, nachdem sein Mitschüler Dudley ihm einen Spickzettel mit Holmes gefälschter Handschrift unterjubelt. Um weiterhin ermitteln zu können, versteckt sich Holmes in der Wohnung von Waxflatter.
Als dieser auch getötet wird, teilt er Holmes im Sterben den Namen Eh Tar mit. Diesmal hat der Attentäter sein Blasrohr am Tatort verloren. Die Jungen finden es und bringen es zu einem Antiquitätenhändler, der ihnen sagt es handle sich um ein ägyptisches Blasrohr. Als Holmes und Watson das Blasrohr einem ägyptischen Barbesitzer zeigen, ruft der voller Angst den Namen Rame Tep, und befiehlt ihnen zu gehen. Die Recherchen der Jungen ergeben, dass es sich bei den Rame Tep um einen ägyptischen Geheimbund von fanatischen Angehörigen der altägyptischen Religion handelt, die als Waffe Giftpfeile mit Halluzinogenen verwendet. Paraffinspuren auf einem Stofffetzen, den sie am Tatort gefunden haben, führen sie zu einem Gemischtwarenladen. In dessen Keller finden Holmes, Watson und Elizabeth eine hölzerne Pyramide, das geheime Hauptquartier der Rame Tep. Dabei werden sie Zeuge eines Rituals, bei welchem die Rame Tep ein junges Mädchen mit kochendem Paraffin mumifizieren. Nachdem Holmes und Watson selbst den Auswirkungen der Drogen entkommen konnten, suchen sie einen Mann namens Chester Cragwitch auf, der Waxflatter kurz vor seinem Tod besuchte und auch auf dessen Beerdigung war. Von ihm erfahren sie schließlich das Tatmotiv: Cragwitch, Waxflatter und die anderen Mordopfer haben einst in Ägypten nach Schätzen gesucht. Ein junger Ägypter namens Eh Tar und dessen Schwester führten sie zu einem geheimen Grab, in welchem fünf Prinzessinnen bestattet wurden. Die Männer stahlen die Grabbeigaben und auch die Mumien der Prinzessinnen um sie zu verkaufen. Für diese blasphemische Grabschändung wollen Eh Tar, der inzwischen die Rame Tep anführt, und seine Schwester sich rächen. Die Mädchen haben sie entführt, um die Prinzessinnen zu ersetzen. Auch Cragwitch wird vergiftet, doch in diesem Moment stürmen Lestrade, der inzwischen Holmes Glauben schenkt, und andere Polizisten Cragwitchs Haus und retten ihn.
Elizabeth findet derweil heraus wer Eh Tar ist: Es ist der Dozent Professor Rathe(Eh Tar rückwärts gelesen), der für Holmes nicht nur der Fechtlehrer und ein Mentor, sondern auch ein Vaterersatz war. Rathe und seine Schwester, die unter dem Namen Mrs. Dribb ebenfalls am Internat gearbeitet hat, entführen Elizabeth, damit sie die fünfte Prinzessin ersetzt. Holmes und Watson, die sich in der Zwischenzeit alles zusammengereimt haben, suchen ebenfalls die Pyramide auf. Im letzten Moment können sie Elizabeth retten, setzen dabei jedoch die Pyramide in Brand. Mrs Dribb stirbt in den Flammen, Holmes wird bewusstlos geschlagen. Durch einen genialen Einfall schafft Watson es gleichzeitig Rathe aufzuhalten und Holmes aus der brennenden Pyramide zu retten. Gemeinsam gelingt es Holmes und Watson schließlich, Rathe in die Enge zu treiben. In einem Fechtduell auf der vereisten Themse kann Holmes Rathe besiegen. Doch die Geschichte endet tragisch: Elizabeth stirbt, nachdem sie von einer Pistolenkugel, die für Holmes bestimmt war, getroffen wird.
Am Ende verlässt Holmes die Schule, da ihn dort zu viel an Elizabeth erinnert. Er will sich einer Ermittlerkarriere widmen und verabschiedet sich von Watson, aber nicht ohne das Versprechen, dass man sich wiedersehen werde. Am Schluss stellt es sich heraus, dass Rathe seinen Sturz in die eisige Themse überlebt hat: Während des Abspanns sieht man, wie er in einem verschneiten Berghotel einkehrt und nun unter einem neuen Namen lebt: Professor Moriarty.
