Действие фильма разворачивается в 1870-е годы, когда Шерлок Холмс еще не стал знаменитым консультантом детектива Бейкер-стрит, а учится в Оксфорде и пытается отточить свои дедуктивные навыки. Его новый знакомый, только что вернувшийся из Афганистана Джон Ватсон, переводится в тот же колледж и сразу оказывается втянут в череду необъяснимых событий.
В основе сюжета лежат реальные дискуссии специалистов 1970-х годов о возможности подъема затонувшего в 1912 году лайнера «Титаник» — фильм развивает эту идею, добавляя вымышленный контекст и сюжетные повороты. Действие разворачивается сразу после того, как международная группа океанографов и военных специалистов обнаруживает останки корабля на дне Атлантики на глубине почти четырех километров.