福爾摩斯是個清瘦的高個子蘇格蘭人，他身披大氅，嘴銜煙鬥，鷹鼻而目光銳利，手執司迪克，行動敏捷，他乘坐大家熟悉的馬車或火車出沒在倫敦的碼頭或英格蘭鄉下夜霧籠罩的古堡，要麽就在貝克街的寓所做化學實驗或拉小提琴自娛。他的推理能力和破案能力高強，不僅使蘇格蘭場的警探們甘拜下風，整個歐洲和北美洲的罪犯更對他聞風喪膽。在他身邊永遠是忠心耿耿的華生醫生。他有壹個夙敵莫裏亞蒂教授，有壹次差點命喪其手。自負的他最受不了的事是向那些智力明顯不如自己的人詳細解釋推理過程。
福爾摩斯出生於1854年，具體日期不詳；雙親亦不詳，應是並不富裕的普通人家；有壹兄麥克羅夫，麥智商極高，不愛動，福爾摩斯對之甚為敬重；（他是唯壹被福爾摩斯承認比自己聰明的人，也可以說是他的競爭對手。）祖母是法國人法國畫家賀拉斯·凡爾奈的妹妹，因此他自幼熟悉凡爾奈的畫作，從中了解兩代以前的社會風俗，因此他對法國的案件從不放過任何機會。福爾摩斯曾經在貴族式的私立公學讀書。他在牛津或劍橋大學學習，專攻化學，不喜歡交際，也不熱衷壹般的運動，但精於擊劍和拳擊。
大學的第壹年，他19歲，受同學之父的影響，決心以偵探為業。畢業前，其分析和推理能力已經在同學中開始出名。1875年大學畢業，兩年後在倫敦大英博物館附近的蒙塔古街開設偵探事務所，接辦由同學介紹的案件。25歲時，由於破馬斯格雷夫典禮案而嶄露頭角。1877年認識華生，並合租貝克街寓所。福爾摩斯向蘇格蘭場的雷斯垂德和葛萊森介紹華生，此二人在福爾摩斯探案中經常出現，福爾摩斯雖然調侃這些官方的警探，但又總是將破案歸功於他們。此後華生即作為福爾摩斯的拍檔和傳記作者出現。所有的福爾摩斯探案故事，都是由華生敘述的。
1889年福爾摩斯35歲時，華生與《四簽名》中的摩斯坦小姐結婚，隨即搬離貝克街，但仍與福爾摩斯保持密切聯系。1891年，兩人壹同在歐洲大陸漫遊，在瑞士的菜辛巴赫瀑布與倫敦罪惡大王莫裏亞克教授搏鬥。柯南道爾本來是以此作為福爾摩斯的終結，不料小說發表後，引起讀者的強烈抗議。倫敦金融界人士則神情黯然，在帽子上紮黑帶以示哀悼。各地來信紛紛要求“福爾摩斯不能死”。柯南道爾被迫讓福爾摩斯“復活”。這也是文學史上的佳話。
福爾摩斯為躲避莫裏亞克余黨的糾纏，乃埋名隱姓浪遊海外，足跡所至，包括中國的西藏、阿拉伯半島和蘇丹，後來又到法國南部研究化學。1894年，福爾摩斯40歲時重出江湖，此時華生已與妻子離別（可能是妻子去世），回到貝克街寓所。此後福爾摩斯的事業又出現了新的高潮，叠破大案奇案，名聲遠播歐洲大陸和北美。
1904年福爾摩斯50歲，退休隱居蘇塞克思丘陵地帶，享受田園生活，並以養蜂為娛。與華生偶有往來，***度周末。1912年第壹次世界大戰前夕，58歲的福爾摩斯由於首相的力邀而再次出馬，在美國和愛爾蘭展開調查，破獲德國間諜案。1914年再次退休，著有《養蜂實用手冊》。此後不知所蹤，“卒年”不詳。
福爾摩斯不近女色，終生未娶。他似乎看不起女性，然而波希米亞案中的愛琳·艾德勒，卻以其高雅的氣質和無比的機敏而得了福爾摩斯的贊賞，神探心中甚至引起了某種近乎愛慕之情。這個細節，使福爾摩斯的形象增加了人性的光輝。他總是以壹個英國紳士的形象出現，盡管他壹度有毒癮。
福爾摩斯專門在緊靠大英博物館的貝克街211號的B室租了間房子，在那裏，他利用壹切資料和機會研究有關偵探的經驗和科學，養成了善於思考的習慣，掌握了正確的思維方法。他不但頭腦冷靜、觀察力敏銳，推理能力更是無人能及。平常他都悠閑地在貝卡街211號的B室裏，抽著煙鬥閱讀《每日電訊報》和其它流行的報紙，等待委托者上門。但壹旦接到案子，他馬上會變成壹匹追逐獵狗的狼，開始所定目標，將整個事件抽絲剝繭、層層過濾，直到最後真相大白！
福爾摩斯十分重視調查研究，他對自己所承辦的案件，幾乎毫無例外地要到現場進行仔細的勘查，即使是未燒完的紙團、燈花的形狀，壹絲也不肯放過。他善於從各個方面對案例進行分析，“很鎮靜地運用思緒，正像弈棋的好手，深謀遠慮地搬動他的棋子壹般。”福爾摩斯對待案子極端熱情，極端認真。他常常不避艱險，廢寢忘食，深入虎穴，偵查案情，有時深夜裏到賊巢進行查訪，有時甚至在自己身上進行毒氣實驗。他認真觀察人物的言談舉止、面部表情，對周圍的環境、人們的反映、報紙的新聞和廣告，他都進行仔細的了解。哪怕是家具的擺設、家禽家畜的鳴叫，他也與案情聯系起來考慮。正因為如此，他對案情的判斷都能列出令人信服的事實根據。福爾摩斯善於運用心理學和邏輯學。他觀察人們的心理活動，把心理活動與證據材料密切聯系起來，進行周密的邏輯推理，梳理案情的脈絡，抓住要領，進行充分的研究，然後再作出判斷。另外，福爾摩斯十分註意搜集和積累資料，從各種案例到報刊雜誌，只要案情需要，他都可以信手拈來。