En 1890, el famoso detective Sherlock Holmes malvive en Londres convertido en un cocainómano. Al encontrarlo en semejante estado, su inseparable compañero Watson decide llevarlo a Viena, a la consulta del joven psicólogo Sigmund Freud, con la esperanza de que éste le ayude a superar su adicción a las drogas. A través del psicoanálisis y la hipnosis, Freud consigue adentrarse en el subconsciente del detective. Juntos, Freud y Holmes se ocupan de resolver un caso de secuestro en el que está involucrada una misteriosa paciente del doctor.