"Ce film était l'occasion d'explorer la merveilleuse mythologie Holmesienne avec les moyens techniques actuels", explique la productrice Susan Downey. "Aujourd'hui, toute une génération ne connaît de Sherlock Holmes que le nom, tandis que les fans de longue date sont restés focalisés sur certains accessoires fétiches (le fameux chapeau), certaines répliques passées à la postérité ("Elémentaire, mon cher Watson"). Ils ne retrouveront pas cela dans le film, mais y découvriront des personnages beaucoup plus proches du matériau original, beaucoup plus dynamiques en terme d'action. Nous avons donné à ces histoires une ampleur inusitée et nous avons montré à l'écran ce qui n'était que suggéré dans les livres."
Sa prestation dans Sherlock Holmes a valu à Robert Downey Jr. une nomination au Golden Globe du Meilleur Acteur dans une Comédie ou une Comédie Musicale en 2010.
La musique que l'on peut entendre à la fin de la seconde bande-annonce de Sherlock Holmes (et qui n'est pas dans la bande-originale du film) est "Unstoppable", du groupe E.S. Posthumus, dont les compositions sont régulièrement utilisées pour accompagner des bandes-annonces.
Avant d'être la maison de Sherlock Holmes dans le film de Guy Ritchie, le décor avait servi pour celle de Sirius Black dans Harry Potter et l'Ordre du Phénix.
L'univers de Sherlock Holmes n'est pas complètement étranger à Jude Law, qui avait tenu un petit rôle dans un épisode de la série Sherlock Holmes, au début des années 90. Le héros y était d'ailleurs joué par Jeremy Brett, dont Robert Downey Jr. s'est beaucoup inspiré pour composer son personnage.
Ce Sherlock Holmes est le premier film mettant en scène le célèbre détective à sortir dans les salles américaines depuis la comédie Elementaire, mon cher... Lock Holmes (1988) avec Michael Caine.
Robert Downey Jr. a bien failli faire équipe avec Colin Farrell, en pourparlers avant que Jude Law ne soit casté... et que Sienna Miller refuse du coup le rôle qui lui avait été proposé.
Si Robert Downey Jr. et Jude Law évoluent pour la première fois devant la caméra de Guy Ritchie, ce n'est pas le cas de Mark Strong, déjà présent dans les deux précédents films du réalisateur (Revolver et RockNRolla).
En plus de diriger Robert Downey Jr. et Jude Law pour la première fois de sa carrière, Guy Ritchie signe avec Sherlock Holmes le premier de ses longs métrages situé dans une autre époque (le XIXème siècle en l'occurence).
Sherlock Holmes est le sixième long métrage réalisé par Guy Ritchie.
C'est ce qu'on appelle "payer de sa personne" : lors d'une scène de combat l'opposant à l'acteur Robert Maillet, Robert Downey Jr. a en effet été assommé après avoir reçu un violent crochet au menton de la part de son partenaire. Après avoir repris ses esprits, le comédien a pourtant tenu à continuer le tournage, sans passer par la case "hôpital".
Très logiquement, le tournage de Sherlock Holmes, adapté de l'oeuvre so british d'Arthur Conan Doyle, s'est déroulé à Londres, en Angleterre. Les premiers tours de manivelle ont été donnés le 6 octobre sous la direction de Guy Ritchie, avec Robert Downey Jr. dans le rôle du célèbre détective et Jude Law dans celui de son assistant Watson.