I 1895, når Sherlock Holmes gjenopptar sitt liv som konsulterende detektiv i 221B Baker Street, oppdager han og Watson merkelige hendelser i de drømmende spirene i Oxford. Professor Quantock har konstruert en bemerkelsesverdig datamaskin, som han hevder kan utføre analytisk tenkning på nivå med de smarteste menneskene. Holmes kan naturligvis ikke overse denne utfordringen. Sammen med Watson reiser han til Oxford, hvor en intellektuell duel mellom den store detektiven og hans mekaniske motpart utspiller seg. De konkurrerer om hvem som først kan løse en rekke forbrytelser, fra et blodig mord til en savnet atlet. Men etter hvert som kampen mellom menneske og maskin intensiveres, blir det klart at Thinking Engine har sine egne planer...