Le coppie del film sono le seguenti:
– Sherlock Holmes (Robert Downey Jr.), il famoso detective e il suo assistente Watson (Jude Law).
– Irene Adler (Rachel Mc Adams), possiede il pacco che le ruba Holmes, è molto stimata da quest’ultimo per le sue capacità cognitive, e il professor James Moriarty (Jared Harris), nemesi principale di Holmes. Il professore ucciderà Irene perché la considererà inaffidabile.
– Dottor John Watson (Jude Law) e la futura moglie Mary (Kelly Reilly). Durante il film Watson si appresta a festeggiare il suo celibato, per poi sposarsi e partire insieme alla moglie in luna di miele. Verranno salvati da Holmes dagli attacchi di Moriarty.
– Madame Simza (Noomi Rapace), una bellissima zingara, che si spaccia per cartomante e suo fratello Rene, rapito da Moriarty, poiché vuole approfittare di lui per raggiungere i suoi oscuri piani.