大侦探福尔摩斯（小罗伯特·唐尼 Robert Downer Jr. 饰）即使在置人于死地之时也异常的逻辑清晰，然而办案时有条不紊的他在私底下的生活中简直就是个“怪胎”，至少在他的助手华生医生（裘德·洛 Jude Law饰）眼中他是这样一个人。他们亲手绳之以法的“黑暗巫师”布莱克大人（马克·斯特朗 Mark Strong 饰）在临死前说死亡即是开始，随后艾琳·艾德勒（瑞秋·麦克亚当斯 Rachel McAdams 饰）出现在他的身边要他帮忙找个失踪的人，而她身边有个影子般可怕人物。坊间传说黑暗巫师已经复活，他的墓地遭到破坏，而躺在棺材里的人另有其人。又到了大侦探福尔摩斯出马的时候了，然而调查过程从一开始就险象环生，助手华生医生在调查中更是险些丧命，福尔摩斯也陷入连串的迷团之中。
故事设定在“猿流感”病毒蔓延全球的背景下，人类几近毁灭，而进化为高级智慧生物的猿类一跃成为食物链顶端的王者。时移世异，暴虐的猿类首领赛撒（凯文·杜兰 Kevin Durand 饰）在一片废墟中建立起猿族历史上的第一个帝国——“猩球”崛起，这是世界新秩序诞生的黎明时分。神秘的人类女孩诺娃（弗蕾娅·艾伦 Freya Allan 饰）的出现，引起了赛撒的警觉。她似乎掌握着一个巨大的秘密，不仅关乎人类的存亡，甚至可能再度颠覆整个“猩球”。被迫逃亡的诺娃在躲避赛撒军队的过程中，与青年猿类诺亚（欧文·泰格 Owen
马丁（Michael J. Fox 饰）才回到现实世界与女友团聚，布朗博士（Christopher Lloyd 饰）就心急火燎地把他们带到了30年后的未来世界，原来这一次是马丁未来的两个孩子因参与抢劫锒铛入狱，博士要携马丁一起阻止悲剧发生。 周旋一番后，两个孩子被成功挽救，但三人回到现实世界后，却发现周遭发生了天翻地覆的变化，世界被贝夫（Thomas F. Wilson饰）所控制，马丁的父亲乔治惨死，母亲洛莲（Lea Thompson 饰）竟然成了贝夫的妻子！ 这一切都是因为时光机器的秘密不慎被未来的
