Съёмки продолжения постоянно переносились из-за напряжённого графика участников проекта: Бенедикт Камбербэтч, исполнитель роли Холмса, был занят на съёмках картины «Шпион, выйди вон!», а Ватсон - Мартин Фриман - вовсю работал в Новой Зеландии над «Хоббитом» Питере Джексона. Второй сезон сериала, так же как и первый, будет состоять из трёх 90-минутных серий: «Скандал в Белгравии», «Собака Баскервилей» и «Рейхенбахский водопад».

В первом эпизоде впервые появится персонаж Ирен Адлер, роль которой сыграла Лара Палвер, известная по сериалу «Настоящая кровь». В рассказе Конан Дойля Адлер - преступница, которая разгадала замысел Холмса и смогла сбежать. Несмотря на то, что сыщик добился своей главной цели, он считал это дело своим поражением, а вместо вознаграждения, предложенного королём Богемии, предпочёл взять фотографию вышеупомянутой особы. Создатели сериала обещают, что это будет не банальная любовная история, а сам Камбербэтч считает героиню Палвер идеально подходящей для Шерлока:

Адлер очень красива, невероятно умна и изобретательна. В общем, достойно дополняет качества главного героя, и к тому же - она гораздо лучше Холмса разбирается в том, что касается женской интуиции и отношений между полами, хотя, вроде, Шерлок в этом неплох!»

Трейлер второго сезона «Шерлока»:

По словам одного из сценаристов сериала, Стивена Моффата, отношения между сыщиком и его помощником, доктором Ватсоном, тоже не стоят на месте. Во втором сезоне они действуют сообща, как партнёры - Холмс больше доверяет ему и даже наделяет Ватсона полномочиями детектива в одной из серий. Стивен признаёт, что было очень сложно выбирать из такого огромного количества рассказов всего лишь несколько, и он уверен, что если Мартин и Бенедикт согласятся, то они сделают также и третий сезон.