故事发生二战时期，《福尔摩斯在华盛》展现的是福尔摩斯和华生智斗纳粹间谍的故事。一位负责将绝密胶片从英格兰送往华盛顿的英国间谍在任务途中神秘地失踪了。由于担心自身的安全，他将胶卷藏在火车上一位不知情的女士那里后，自己也躲了起来。当局被告知此事后，福尔摩斯奉命调查。英国政府要求福尔摩斯和华生前往华盛顿，赶在胶片落入敌手之前查出真相，否则，英国及同盟国将损失惨重。面对国际间谍，福尔摩斯争分夺秒，寻找线索，在造成重大损失前擒获间谍找回了胶片。

在二战期间，瑞士科学家图贝尔博士发明了一种炸弹装置。福尔摩斯非常有技巧的把他从盖世太保眼皮底下救出来回到伦敦，可图贝尔博士又落到了莫利亚蒂教授的手中。图贝尔画了一张暗号图，福尔摩斯经过努力终于把那些跳舞小人的信号图解开了，并冒险闯入了虎穴。

伦敦的夜晚最近很不平静，有三位女子在深夜被杀害，她们的手指也被切去了，这引起了很大的轰动。在警察加紧追查的时候，竟然又有女子被杀，情况相同。又到了福尔摩斯出场的时刻了，这时有位富商之女去见福尔摩斯，她发现她的父亲是嫌疑人，正当福尔摩斯赶去她家的时候，却意外地发现她父亲已经死了。种种证据显示此案是已经死的摩日阿提所为，将别人催眠再利用他们杀人。这时，福尔摩斯遇到了一位穿着绿色衣服的神秘女子。他觉得她与此案有关。在经过调查之后，福尔摩斯深入敌穴，然而这次福尔摩斯是否能够化险为夷呢？