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以上为本剧设定，与原著有所出入，参考资料
本作第一主角，自称职业为“咨询侦探”，与华生医生合租贝克街221B公寓，平时待在公寓里等待警方的咨询或者关注报纸和网上的新闻案件。破案时行头通常为黑色西装，外罩一件黑色长毛呢风衣，围深蓝色围巾。头脑反应迅速，洞察每个细节，知识丰富。每当面对复杂悬疑的案件时就异常兴奋，视破案为实现人生价值的手段，破案时不许其他人干扰或否定，靠贴尼古丁贴片保持思维兴奋。擅长推理、小提琴和格斗术，用演绎法来推断案情，个人网站名为“演绎法研究”，经常在上面发表一些断案的心得。性格坚强、自信、孤傲、厌恶权势，平时与人交往像个孩子，跟现实格格不入。但实际上还是相当关心周围的人，比原作中的福尔摩斯，展现出更多人性的温情，视华生为“唯一的朋友”。S2E3中因莫里亚蒂设下的圈套，为保护华生和其他人的生命，在华生面前坠楼，不过奇迹般的假死脱身。S3E3中因杀掉马格努森而被捕，最终又因莫里亚蒂的再次出现而返回。
本作另一位主角，退伍军医，曾服役于前诺桑伯兰第五明火军团，夏洛克·福尔摩斯的室友、挚友和助手，与其合租贝克街221B公寓。左肩在战斗时中弹，留下了心理障碍以致跛足，但在“粉色的研究“一集中和夏洛克追踪凶手，在穿越伦敦市区的过程中克服了心理障碍而痊愈。性格稳重、温和，对人友善，协助破案时则果敢坚强，通常都是帮夏洛克跑腿调查或者一起抓犯人。枪法很准，曾经在夏洛克命悬一线时隔着两道窗户玻璃一枪打中凶手要害。非常欣赏、信任夏洛克，虽然对夏洛克的行事风格有所抱怨，却仍愿意帮助他，每次夏洛克因调查惹出麻烦，华生也总帮他解释。由于华生将他们办的很多案子都写成了博客发表，令夏洛克名声大噪。S2E3中因亲眼目睹夏洛克坠楼身亡而大受打击，暂时离开了贝克街。S3E2中与玛丽·摩斯坦结婚。
第一季和第二季的最终反派，自称是个“咨询罪犯”。聪明狡猾，行事低调谨慎，手下不计其数。视夏洛克·福尔摩斯为劲敌，所有的案子或多或少都与他有所关联。制造出一连串案件，甚至拿夏洛克和华生身边的人相威胁，只为彻底打败夏洛克。S2E3中与夏洛克在屋顶对决，为逼其自杀，饮弹自尽。S3E3中在全英格兰的电子屏幕中露面。
夏洛克的亲哥哥，英国政府高级官员（MI6）。跟夏洛克关系比较冷淡，但事实上还是相当关心这个聪明却叛逆的弟弟，一开始想通过收买华生来监视夏洛克但被拒绝，便在夏洛克和华生身边秘密安插保护人员。但在夏洛克做出一些出格的事时，麦考夫还是有一种“恨铁不成钢”的心情。
教名格雷格，伦敦警局的警官，莎莉和安德森的上司。经常请夏洛克帮忙，算是夏洛克在警察中比较认同和相信的一个，每当需要警方的力量时，夏洛克总是第一个想到雷斯垂德。
第三季重要反派，记忆能力相当高超，能迅速找到对方要害，拥有许多隐秘的资料，并以此用来威胁西方的各个国家，原著原型米尔沃顿。
贝克街221B的房东，有时也照顾夏洛克和华生的生活起居。跟华生一样，虽然对夏洛克抱怨不止，但跟他的感情至深，甚至把他当作自己的孩子看待。
法医，跟夏洛克关系较好的人之一，对夏洛克抱有好感，夏洛克在被莫里亚蒂逼入绝境时曾请求她的帮助。
夏洛克一生中最敬佩的女性，并视她为一位可敬的对手。
S3E1中以华生女友的身份首次出现，S3E2中与华生结婚，S3E3中坦白自己是冒充一个叫玛丽的死者的潜逃特工，因马格努森知道自己的秘密，而企图灭口，却射伤了夏洛克。
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