В Англии 1884 года наступает день, когда Энола Холмс отмечает свое шестнадцатилетие и сталкивается с неожиданной пропажей матери. Она обращается за поддержкой к братьям Майкрофту и Шерлоку, которые давно покинули отчий дом; однако помощь оказывается не такой, как она ожидала. После ранней смерти отца мать воспитала Энолу как самостоятельную, вдумчивую девушку с прогрессивными взглядами, и потому та не вписывается в привычный образ «обходительной» леди. Шерлок относится к сестре с сочувствием, но Майкрофт остаётся её законным опекуном и намеревается отправить её в женский пансион. Разочарованная перспективой подчиниться чужой воле, Энола начинает пытаться расшифровать подсказки, к которым ведёт её память о матери, и, переодевшись мальчиком, тайком отправляется на поезд в Лондон. Там она встречает юного виконта, который также сбежал от своей семьи, и оказывается втянутой в цепочку загадок, где разум и смелость становятся её главными инструментами.
В двух случаях героиня Милли Бобби Браун предлагает работающим детям пять фунтов стерлингов за одежду. В 1880 году обычный рабочий получал 3 шиллинга 9 пенсов в неделю (то есть 9 фунтов 15 шиллингов в год). Иначе говоря, Энола Холмс предлагает детям полугодовое жалованье.
Милли Бобби Браун с сестрой Пейдж Браун обращались к Нэнси Спрингер (в этом проекте она участвовала в качестве автора сценария) с предложением самостоятельно снять фильм и сыграть в нём. Когда Милли Бобби Браун снималась у Майкла Догерти в фантастическом боевике « Годзилла 2: Король монстров » (2019), профинансировать « Энолу Холмс » предложила компания Legendary Entertainment. За работу в «Эноле Холмс» Милли Бобби Браун получила 6 миллионов как актриса и ещё 500 000 как продюсер.
В начале фильма показаны оригинальные иллюстрации авторства Сидни Пейдждета (1860-1908), но с лицом исполнителя роли Шерлока Холмса – Генри Кавилла.
Мисс Харрисон (её сыграла Фиона Шоу ) водит Benz Patent-Motorwagen, или «автомобиль Бенца». Этот автомобиль собирали в период между 1886 и 1893 гг. В 2002 году компания выпустила реплики первой массово производимой модели ограниченной серией в 100 штук. Следует полагать, что в фильме показали один из таких новоделов.
Главная героиня пользуется т.н. «диском Альберти» (это одно из первых шифровальных устройств в истории, его описание давал ещё итальянский учёный эпохи Возрождения Леон Батиста Альберти, 1404-1472).