Un joven John Watson se traslada de su escuela en el campo a la Academia Brompton de Londres, donde Sherlock Holmes se hace amigo de él inmediatamente. Entre los mentores de Holmes allí se encuentra Rupert Waxflatter, un excéntrico profesor jubilado al que la escuela ha cedido un gran ático para sus inventos, entre los que se encuentra una máquina voladora. La sobrina de Waxflatter, Elizabeth, y Holmes, están enamorados.

En otro lugar de la ciudad, una figura encapuchada con una cerbatana dispara a dos hombres con espinas que les inducen alucinaciones de pesadilla, provocando sus aparentes suicidios. Holmes lleva sus sospechas de juego sucio al detective Lestrade de Scotland Yard, que lo rechaza.

Después de que un rival de la escuela lo incrimine por mala conducta, Holmes es expulsado. Tiene un último duelo con el profesor Rathe, el instructor de esgrima. Mientras Holmes se despide de Watson, Waxflatter se dispara con una espina y se apuñala. Al morir, susurra a Holmes la palabra "Eh-Tar".

Holmes, Watson y Elizabeth investigan en secreto los asesinatos y descubren la existencia de Rame-Tep, un antiguo culto egipcio de adoradores de Osiris. El trío sigue la pista del culto hasta un almacén de parafina londinense y una pirámide secreta de madera subterránea, donde interrumpen el sacrificio de una joven. Los Rame-Tep los hieren con espinas y escapan a un cementerio para soportar las alucinaciones.

De vuelta al desván de Waxflatter, Holmes y Watson encuentran un dibujo de seis hombres, entre los que se encuentran las tres víctimas y un cuarto hombre, Chester Cragwitch, que sigue vivo. Esa noche, Holmes y Watson van a ver a Cragwitch, quien les explica que en su juventud, él y los otros cinco hombres estuvieron en Egipto, donde saquearon una pirámide subterránea que contenía las tumbas de cinco princesas egipcias. La protesta resultante fue reprimida violentamente por el ejército británico. Un niño local llamado Eh-Tar y su hermana juran vengarse y reponer los cuerpos de las cinco princesas. Cuando regresan a la escuela, un comentario casual de Watson hace que Holmes se dé cuenta de que Eh-Tar no es otro que el profesor Rathe.

Rathe y su hermana, la señora Dribb, secuestran a Elizabeth, planeando utilizarla como sacrificio final. Utilizando la máquina voladora de Waxflatter, Holmes y Watson llegan al almacén justo a tiempo para rescatar a Elizabeth y destruir el templo. Cuando Rathe intenta disparar a Holmes, Elizabeth protege a Holmes con su cuerpo y resulta mortalmente herida. Rathe cae al río Támesis congelado.

Holmes se traslada a otra escuela y Watson le regala una pipa antigua que compró durante las investigaciones como regalo de Navidad/despedida.

Una escena de los créditos finales revela que Rathe ha escapado. Al registrarse en un hotel de Suiza, firma como "Moriarty".