Watson et son équipe se remettent au travail lorsque la mère de Mary s'empoisonne accidentellement alors qu'elle lutte contre une forme de démence rare et fulgurante. En parallèle, Sherlock Holmes, que l'on croyait mort, fait une réapparition.

À son retour d'une expédition en Sibérie, une chercheuse en microbiologie et son équipe tombent malades à cause d'un possible agent pathogène réactivé, surnommé " virus zombie ".