Другий сезон складається з 3 епізодів і вийшов у 2012 році. Епізоди є адаптаціями Артура Конан Дойля «Собака Баскервіля», «Падіння Райхенбаха» та «Пригоди Сільвера Блейза». Цей сезон відомий епізодом «Рейхенбахський водоспад», у якому Шерлок, здається, помирає, що призводить до крутого кінця. Сезон досліджує тему ворога Шерлока, Джима Моріарті, якого грає Ендрю Скотт. Сезон також досліджує стосунки між Шерлоком і Джоном, а також їхніми друзями та родиною. Епізоди сповнені напруги та сюжетних поворотів, а сезон завершується надзвичайною подією, яка змушує глядачів задуматися про долю Шерлока.