На галасливих вулицях вікторіанського Лондона у стінах будинку 221Б на Бейкер-стріт живе молоде, розумне та винахідливе мишеня на ім'я Базіл. Коли батька маленької дівчинки викрадає зловісний кажан Непосида, до Базіла звертається сама дівчинка, Олівія, і благає його про допомогу.
Базіл, відомий як Великий мишачий детектив, береться за справу і з'ясовує, що за викраденням стоїть сумнозвісний пацюк Ратіган. Разом зі своїм вірним супутником, доктором Девідом К. Доусоном, Бейзіл вирушає у захопливу пригоду, щоб врятувати батька Олівії.
Подорожуючи небезпечним підземним світом щурів і мишей, Бейзіл розплутує хитромудрий план Ратігана узурпувати королеву і стати верховним правителем. Бейзіл повинен перехитрити Ратігана та його банду поплічників, уникаючи при цьому підступних планів Непосиди.
За допомогою групи мишенят, які мають добрі наміри, але незграбні, Бейзіл і Доусон змагаються з часом, щоб зупинити злий задум Ратігана і врятувати батька Олівії. У захопливій кульмінації на вершині Біг-Бена Бейзіл повинен протистояти своєму заклятому ворогу, перехитривши його хитрістю та хоробрістю.
Врешті-решт, справедливість перемагає, оскільки Бейзіл успішно руйнує план Ратігана, рятуючи батька Олівії та королеву. Репутація Великого мишачого детектива відновлюється, і він повертається до свого життя на Бейкер-стріт, знаючи, що для нього немає таємниць, які б він не міг розгадати.