Cela fait huit mois que Sherlock est parti vivre à Londres. Watson a déménagé et s'est installée à son compte comme détective privée. Alors qu'elle peine à résoudre une affaire de meurtre impliquant Elena March, la chef d'un cartel de la drogue, elle voit réapparaître Sherlock, flanqué d'une nouvelle assistante, la jeune Kitty Winter. Peu à peu, Watson et Sherlock reprennent leur collaboration, malgré les tensions entre Kitty et Watson. Cette 3e saison explore les démons de Sherlock, notamment son rapport complexe avec la drogue.