В Англии конца XIX века молодая Энола Холмс сталкивается с неожиданным испытанием: в день своего 16-летия она обнаруживает исчезновение своей матери. Отсутствие отца и прогрессивное воспитание мамы сделали Энолу самостоятельной и любознательной девушкой, которая не желает следовать общепринятым нормам. В поисках поддержки у своих братьев Майкрофта и Шерлока Холмсов, она сталкивается с их консервативными взглядами: Майкрофт, старший брат, намерен отправить её в пансион для девочек, чтобы обучить правилам приличия.
Не желая мириться с такой судьбой, Энола начинает расследование, следуя зацепкам, оставленным матерью. Она переодевается в мальчика и отправляется в Лондон, где встречает виконта, также бегущего от родни. Вместе они пытаются разгадать тайну исчезновения матери Энолы и выяснить причины его собственного бегства.
В столице Британии Энола продолжает свой путь детектива, демонстрируя сообразительность и находчивость. Она использует свои знания и интуицию, чтобы разгадать сложные загадки, оставленные матерью, и в то же время пытается избегать внимания братьев, особенно Майкрофта, который не одобряет её самостоятельные действия.
Энола Холмс - это история о сильной молодой женщине, которая отстаивает свою независимость и способность решать собственную судьбу в мире, где от неё ожидают подчинения традициям. Фильм показывает, как Энола использует свои уникальные навыки и интеллект для решения головоломок, одновременно борясь с предрассудками и ограничениями, которые общество пытается навязать ей.