シャーロック・ホームズ

（ベネディクト・カンバーバッチ）

声の出演：三上 哲

明晰で冷淡、ほとんど社会不適合者。
独特で、レーシングエンジン並みの超高速頭脳を持つ。
解決すべき事件がないと心はバラバラ、奇行に走るので、むしろ不可解な事件があったほうがましである。自らを「世界で唯一のコンサルタント探偵」と呼び、警察も彼のことを上官として渋々ながらも認めざるを得ない存在である。

ジョン・ワトソン

（マーティン・フリーマン）

声の出演：森川 智之

勇敢で問題解決能力に富み、経験豊か。以前は軍医で、アフガン戦争に従事していた。シャーロックと出会い、新たな人生の局面を迎える。時折、同居人でもあるシャーロックの非常識ぶりと無情さに憤慨させられるが、よき親友だと思っている。

レストレード警部

（ルパート・グレイヴス）

声の出演：原 康義

スコットランド・ヤード警察の敏腕警部。だが本人はシャーロックのほうが自分より優れていると知っている。乾いた笑いと生きる厭世者だが、シャーロックが唯一、敬意を抱く警察官である。同僚たちには嘲笑されてもシャーロックに捜査依頼することを厭わない。

ハドソン夫人

（ユナ・スタッブズ）

声の出演：谷 育子

シャーロック、ジョンにとってよき母親であり、息子たちと愛情あふれる関係を築いている。当初はベーカー街221Bで起きる奇妙な事件に振り回されるも、今では冷静沈着なあしらいをこなす。

モリー・フーパー

（ルイーズ・ブリーリー）

声の出演：片岡 身江

生きている人間より死体といるほうが安らぐらしい。だが彼女のことを無知な変人だと見くびってはいけない。仕事においては優秀である。またシャーロックのことを本人よりも分かっている。

マイクロフト

（マーク・ゲイティス）

声の出演：木村 靖司

英国政府の仕事に就いているらしい。国家の安全を脅かす事件が起こるたびシャーロックに応援を要請してくる。神経質でどこか冷淡。シャーロックの型破りなライフスタイルにほとほと呆れている。

メアリー

（アマンダ・アビントン）

声の出演：石塚 理恵

パート看護師だが、彼女の過去はあまり知られていない。ジョン以上にシャーロックの論理に理解を示す。彼女の聡明さはしばしば探偵を驚かすほどである。

ジム・モリアーティ

（アンドリュー・スコット）

声の出演：村治 学

シャーロックをも欺く狂気の男。自称「世界唯一のコンサルタント犯罪者」。シャーロックを滅ぼすため、次々と罠を仕掛ける。犯罪を〝ゲーム〟だと考えている危険人物。