《偵探歌劇：少女福爾摩斯》以架空的怪盜和偵探活躍的近未來為背景。
在這個世界裡存在著有被叫做“Toys”的特殊能力的人類。
利用這種特殊的能力，“偵探”和“怪盜”爭鬥不斷。
而故事就是以將來要成為偵探的四個少女夏洛克、妮洛、艾露克露、柯蒂妮婭為中心展開的。