Avant que Martin Freeman ne décroche le rôle, c'est Matt Smith qui avait auditionné pour jouer Watson. Le comédien se rattrapera en incarnant le héros de Doctor Who, autre série supervisée par Steven Moffat.
Le personnage de Mycroft Holmes, frère de Sherlock, est incarné par Mark Gatiss, qui n'est autre que le co-créateur de la série. Ce dernier connaissait d'ailleurs bien Benedict Cumberbatch, l'interprète de son frère, pour lui avoir donné la réplique dans la comédie Starter for Ten, en 2006.
Si Sherlock habite toujours au 221B Baker Street, l'extérieur visible dans la série est celui du 187 North Gower Street, à Londres également, la précédente adresse étant maintenant celle d'un musée consacré au héros crée par Sir Arthur Conan Doyle.
La blessure à l'épaule de Watson, qui lui cause une douleur dans la jambe, est une référence maligne au récits de Sir Arthur Conan Doyle, qui s'est souvent avéré être incohérent quant au mal dont souffrait le partenaire de Sherlock. On notera également que, dans la série comme dans les romans, Watson a été médecin de guerre en Afghanistan.