Sherlock Holmes et le Dr. Joan Watson relancent l’alchimie de leur relation unique, qui leur permet de résoudre des crimes toujours plus complexes dans la Grosse Pomme. Mais le ver fait son apparition dans la Pomme lorsque le père de Sherlock, Morland Holmes, arrive à New York pour s’y installer définitivement. Son apparent souci pour le comportement perturbé et la rechute de son fils ne fait rien pour apaiser les soupçons et la méfiance de ce dernier au sujet de son arrivée…
Alors que Sherlock risque la prison pour s'être violemment attaqué à son ancien dealer, son père est en route pour remettre de l'ordre. Bien que licenciés en tant que consultants pour la police, Holmes et Watson enquêtent sur la disparition d'une femme dont le mari fait figure de suspect idéal…
S04E02 - Lavage de cerveau
Morland Holmes propose d'user de son influence pour rétablir Sherlock et Joan comme consultants au sein de la police. Questionnant les motivations de son père, Sherlock accepte de collaborer avec le FBI sur un triple homicide commis dans un laboratoire neuroscientifique qui élaborait un algorithme de propagande américaine…
S04E03 - Délit de faciès
Holmes et Watson ont été réintégrés à la police mais Sherlock, perturbé par la présence de son père en ville, propose de l'aider à clore un projet en cours pour accélérer son départ de New York. Par ailleurs, les deux consultants participent à une enquête sur le meurtre de deux sosies…
S04E04 - Ménage à trois
Sollicitée par l'hôpital où elle exerçait comme chirurgienne, Joan enquête sur le meurtre d'une laborantine spécialisée dans la fertilité. Sherlock et Watson découvrent que la victime, mariée à deux hommes, vivait un ménage à trois après avoir vécu un ménage à cinq ; autant de suspects potentiels dans cette affaire. De son côté, Joan apprend qu'une policière de la répression des vols mène une investigation sur elle…
S04E05 - Les chevaliers de Nottingham
Holmes et Watson enquêtent sur le meurtre d'un archéologue, qui semble avoir été tué après avoir déterré un lot de jeux vidéo retirés du marché dans les années 80 et aujourd'hui d'une grande valeur. Par ailleurs, Alfredo, constatant que Sherlock ne se rend plus aux réunions d'anciens dépendants, redoute que leur amitié ne soit plus la même après l'affaire Oscar…
S04E06 - La loi du plus fort
Un sniper abat quatre personnes et en blesse d'autres depuis l'étage abandonné d'un immeuble de Manhattan. Avant que Sherlock n'ait eu vent de cette affaire, son père l'informe que le tireur est un ancien membre des forces françaises et que la tuerie est en réalité un assassinat masqué. Pour ne pas compromettre l'indic de son père, Holmes doit découvrir qui était la cible avant d'en parler à la police…
S04E07 - Le miroir de l'âme
Joan Watson s'insurge contre son beau-père qui a écrit, sous un pseudonyme, une œuvre frictionnée sur sa collaboration avec Sherlock. Par ailleurs, les deux consultants enquêtent sur le meurtre d'un agent du FBI retraité. Ce dernier venait de rouvrir une de ses affaires non classées à propos d'une jeune fille ayant réapparue après avoir été retenue captive pendant 10 ans. Une affaire qui est liée à la mort de cet agent…
S04E08 - Copy Cat
Sherlock et Watson enquêtent sur l'homicide d'une femme enceinte, tuée par le même mode opératoire qu'utilisait son père ; un tueur en série incarcéré depuis des années pour les meurtres de 16 femmes.
S04E09 - Cocktail Zolotov
Un oligarque russe en visite à New York est abattu dans une fusillade. Sherlock s'intéresse alors à la mort des tireurs en fuite après que le système de conduite automatique de leur véhicule a été piraté. Par ailleurs, invitée par Morland Holmes à l'inauguration d'un restaurant, Joan va mettre en évidence une menace qui pèse sur le père de Sherlock…
S04E10 - Une aiguille dans une botte de foin
La directrice d'un centre de réinsertion demande l'aide de Holmes et Waston pour étayer ses accusations contre une université privée après le meurtre d'un recruteur sur le point de témoigner contre l'établissement.
S04E11 - Bombe humaine
Une bombe, cachée dans la dépouille d'un SDF à la morgue, conduit Sherlock à suivre la piste des preuves qui auraient pu être détruites sur les autres corps. Waston se méfie de Gina Cortes lorsque celle-ci lui demande son aide pour retrouver un suspect.
S04E12 - La quadrature du cercle
Sherlock fait équipe avec les stups pour un faire tomber un gang de motards trafiquants de drogue. Avec l'aide d'un agent infiltré, ils doivent dérober un ordinateur contenant les preuves de leurs activités, mais l'homme est abattu avant l'opération. Recontactée par Fiona Helbron pour enquêter sur son futur directeur, Joan s'aperçoit que Sherlock n'est pas insensible à la jeune femme neuroatypique…
S04E13 - Les anges bleus
Un professeur de botanique et ses étudiants trouvent la mort après avoir consommé des champignons hallucinogènes empoisonnés. Ces derniers ayant été offerts par une botaniste également retrouvée morte, Sherlock et Watson enquêtent sur l'entourage de la jeune femme.
S04E14 - L’œil du serpent
Sherlock poursuit son investigation pour découvrir le commanditaire de la tentative d'assassinat sur son père. Lui et Watson enquêtent par ailleurs sur les meurtres de trois gangsters chinois dont le suspect serait la veuve d'un chef mafieux…
S04E15 - La folie des grandeurs
Intrigué par la mort d'une vieille dame riche, précipitée du balcon d'un immeuble qu'elle détient, Sherlock fait le lien avec une affaire immobilière complexe. Par ailleurs, Joan rencontre la maîtresse du capitaine Gregson, une ex-policière au passé trouble.
S04E16 - Les chiens de guerre
Intrigué par la mort d'une vieille dame riche, précipitée du balcon d'un immeuble qu'elle détient, Sherlock fait le lien avec une affaire immobilière complexe. Par ailleurs, Joan rencontre la maîtresse du capitaine Gregson, une ex-policière au passé trouble.
S04E17 - Comics de situation
Un homme grimé en super-héros, qui s'en prenait aux voleurs et aux dealers, est retrouvé mort parmi un groupe de SDF. Sherlock et Watson doivent l'identifier avant de trouver son meurtrier. Par ailleurs, Joan se sent obligée d'accepter une enquête confiée par Morland Holmes après un don conséquent de ce dernier à une association dans laquelle la jeune femme est investie.
S04E18 - Le prix de la survie
À la recherche d'un médecin disparu, Sherlock et Joan hésitent entre la piste des dealers, à qui l'homme revendait des médicaments, et celle des survivalistes, puisqu'il avait investi une forte somme pour obtenir une place dans un bunker de luxe…
S04E19 - Coup de poker
Lin Wen, une ex-maîtresse de Mycroft, fait appel à Sherlock après avoir été blessée par balle à son domicile. Officiellement agent immobilier, Lin organise des parties de poker illégales et a été accusée d'avoir permis un braquage lors de l'une d'entre elles. Joan pressent néanmoins que Lin Wen leur cache quelque chose…
S04E20 - L'art et la manière
Sollicités sur le meurtre d'une jeune femme en pleine rue, Sherlock et Watson découvrent qu'un selfie de la victime, exposé dans une galerie d'art par un photographe, pourrait innocenter un homme condamné pour meurtre. Par ailleurs, Joan tente de créer un lien avec Lin Wen, sa demi-sœur.
S04E21 - Petits meurtres entre amis
Participant à une enquête sur un double-homicide, Holmes et Watson découvrent que les deux victimes mettaient en scène un faux meurtre avant d'être abattues. Joan obtient des infos de la taupe de Morland Holmes : ce dernier chercherait un prisonnier russe évadé de prison…
S04E22 - Le test de Dante
Joan et Sherlock considèrent Morland Holmes comme le suspect numéro 1 du meurtre d'Emil Kurtz, la taupe de Morland, abattu lors d'un faux braquage. L'enquête se complique lorsqu'un lien est fait avec le meurtre d'une psychiatre et que Morland nie farouchement son implication dans la mort de son employé…
S04E23 - La main invisible
Une bombe explose dans les bureaux new-yorkais de Morland Holmes. Sherlock a identifié l'adversaire de son père : Joshua Vikner, professeur d'économie, ancien amant de Moriarty et nouveau successeur à la tête de son organisation criminelle. Outre Joan, Sherlock garde le secret et se concentre sur la capture de Krasnov, le tueur à gage russe engagé par Vikner.
S04E24 - Aux grands maux les grands remèdes
Malgré l'immunité exigée par Moriarty envers lui, Sherlock découvre une bombe à son domicile, montrant que des dissensions existent au sein de l'organisation dirigée par Vikner. Devant l'ampleur du danger pesant sur son fils, Morland est déterminé à piéger Vikner...