角色: 夏洛克·福爾摩斯演員: 本尼迪克特·康伯巴奇
本作第一主角,自稱職業為“諮詢偵探”,與華生醫生合租貝克街221B公寓,平時待在公寓裏等待警方的諮詢或者關註報紙和網上的新聞案件。破案時行頭通常為黑色西裝,外罩一件黑色長毛呢風衣,圍深藍色圍巾。頭腦反應迅速,洞察每個細節,知識豐富。每當面對複雜懸疑的案件時就異常興奮,視破案為實現人生價值的手段,破案時不許其他人幹擾或否定,靠貼尼古丁貼片保持思維興奮。擅長推理、小提琴和格鬥術,用演繹法來推斷案情,個人網站名為“演繹法研究”,經常在上面發表一些斷案的心得。性格堅強、自信、孤傲、厭惡權勢,平時與人交往像個孩子,跟現實格格不入。但實際上還是相當關心周圍的人,比原作中的福爾摩斯,展現出更多人性的溫情,視華生為“唯一的朋友”。
角色: 約翰·H·華生演員: 馬丁·弗瑞曼
本作另一位主角,退伍軍醫,曾服役於前諾桑伯蘭第五明火軍團,夏洛克·福爾摩斯的室友、摯友和助手,與其合租貝克街221B公寓。左肩在戰鬥時中彈,留下了心理障礙以致跛足,但在“粉色的研究“一集中和夏洛克追蹤兇手,在穿越倫敦市區的過程中剋服了心理障礙而痊癒。性格穩重、溫和,對人友善,協助破案時則果敢堅強,通常都是幫夏洛克跑腿調查或者一起抓犯人。槍法很準,曾經在夏洛克命懸一線時隔着兩道窗戶玻璃一槍打中兇手要害。非常欣賞、信任夏洛克,雖然對夏洛克的行事風格有所抱怨,卻仍願意幫助他,每次夏洛克因調查惹出麻煩,華生也總幫他解釋。由於華生將他們辦的很多案子都寫成了博客發表,令夏洛克名聲大噪。
角色: 吉姆·莫里亞蒂演員: 安德魯·斯科特
最終反派,自稱是個“諮詢罪犯”。聰明狡猾,行事低調謹慎,手下不計其數。視夏洛克·福爾摩斯為勁敵,所有的案子或多或少都與他有所關聯。製造出一連串案件,甚至拿夏洛克和華生身邊的人相威脅,只為徹底打敗夏洛克。
角色: 麥考夫·福爾摩斯演員: 馬克·加蒂斯
夏洛克的親哥哥,英國政府高級官員(MI6)。跟夏洛克關係比較冷淡,但事實上還是相當關心這個聰明卻叛逆的弟弟,一開始想通過收買華生來監視夏洛克但被拒絕,便在夏洛克和華生身邊祕密安插保護人員。但在夏洛克做出一些出格的事時,麥考夫還是有一種“恨鐵不成鋼”的心情。
角色: 雷斯垂德演員: 拉珀特·格雷夫斯
教名格雷格,倫敦警局的警官,莎莉和安德森的上司。經常請夏洛克幫忙,算是夏洛克在警察中比較認同和相信的一個,每當需要警方的力量時,夏洛克總是第一個想到雷斯垂德。
角色: 哈德森太太演員: 尤娜·斯塔布斯
貝克街221B的房東,有時也照顧夏洛克和華生的生活。跟華生一樣,雖然對夏洛克抱怨不止,但跟他的感情至深,甚至把他當作自己的孩子看待。