A trama se passa algum tempo depois do primeiro filme. A agência aberta por Enola (Millie Bobby Brown) vai à falência depois dela não conseguir clientes. A jovem detetive está pronta para retornar ao interior da Inglaterra quando é procurada por Bessie (Serrana Su-Ling Bliss), uma garota que pede ajuda a Enola para localizar a irmã desaparecida. A investigação leva Enola a uma fábrica de fósforos, que a coloca no caminho do irmão, Sherlock (Henry Cavill), que está em um caso envolvendo chantagem e lavagem de dinheiro. O caso também leva a protagonista a se encontrar com o jovem lorde Tewkesbury (Louis Partridge) que está tentando trazer reformas políticas para o país.
Chama atenção como o filme faz suas múltiplas tramas convergirem com habilidade no mistério principal envolvendo Enola e a busca pela irmã de Bessie, fazendo todos os personagens desembocarem em um único clímax que amarra todas as tramas e deixa muito pouco sobrando. A relação da protagonista com a mãe, Eudoria (Helena Bonham Carter), porém continua sendo deixada de lado. Aqui Eudoria aparece em uma única cena e assim como no original o filme falha em discutir a complexidade moral do terrorismo como ferramenta de ativismo político, preferindo tratar a mãe como uma figura excêntrica.