Сериал снят по мотивам произведений Артура Конана Дойля о Шерлоке Холмсе (изданных с 1887 по 1927 годы), однако действие происходит в наши дни.

Как и в произведениях Артура Конана Дойла, в сериале термин «дедукция» использован неверно. Дедукция — это частный случай умозаключения, переход от общего к частному. Все свои умозаключения Шерлок Холмс делает на индуктивных рассуждениях. Индукция — это метод рассуждения от частного к общему.

Бенедикт Камбербэтч был единственным, кто прослушивался на роль Шерлока. Стивен Моффат и Марк Гейтисс пригласили его на пробы после просмотра фильма «Искупление» (2007) с его участием. На пробах стало очевидно, что образ настолько ему подходит, что рассылать сценарий кому-либо еще не имеет смысла.

Квартира Холмса и Ватсона по адресу Бейкер-стрит, 221 Б, снималась на Норт-Гоуэр-стрит, 187 (187 North Gower Street) в лондонском районе Блумсбери. Для пилотного эпизода некоторые сцены снимались на Бейкер-стрит. Представитель Би-би-си объяснил отказ от съёмок на Бейкер-стрит тем, что на этой улице очень плотное автомобильное движение, а также тем, что там очень много предметов и вывесок с надписями «Шерлок Холмс», в частности на доме 221 Б, которые бы пришлось убирать.

Банк «Shad Sanders» из серии «Слепой банкир» снимали в небоскрёбе «Debevoise & Plimpton», расположенном по адресу Old Broad Street, City of London, Greater London EC2N 1HQ.

На роль Доктора Ватсона пробовался Мэтт Смит — до того, как его утвердили на главную роль в сериале «Доктор Кто» (2005).

По версии сериала Ватсон страдает от психосоматических болей в ноге при фактическом ранении в плечо. Это тонкая ирония на тему путаницы в оригинальных произведениях — в рассказах о Шерлоке Холмсе Артур Конан Дойл был весьма непоследователен относительно расположения раны доктора Ватсона.

Джим Мориарти использует мобильный телефон HTC Incredible S (можно отличить по необычной форме задней крышки и двойной вспышке). Что примечательно, в одной из сцен первой серии второго сезона он держит его вверх тормашками (камера и вспышка у телефона располагаются сверху, однако, когда он получает сообщение и достаёт телефон, ни камеры, ни вспышки в верхней части корпуса нет, но есть характерный изгиб крышки, который у телефона присутствует снизу).

Родителей Шерлока сыграли родители Бенедикта Камбербэтча.

В последней серии третьего сезона «Его последний обет» роль маленького Шерлока сыграл Луис Моффат – сын продюсера и сценариста сериала Стивена Моффата и исполнительного продюсера Сью Верчью.

В основу имени соперника Шерлока Холмса — шведского медиамагната Чарльза Магнуссона была взята реально существовавшая личность. Магнуссон (1879-1948) был владельцем нескольких газет, продюсером, и основателем киностудии Svensk Filmindustri в 1919 году.

Персонаж Грега Лестрейда является комбинацией инспекторов Грегсона и Лестрейда. В книгах имя последнего начинается на букву «г», но так и остается тайной. Именно поэтому Шерлок постоянно забывает имя Лестрейда.

Персонаж Молли Хупер, которого не было ни в одной из книг о Шерлоке Холмсе, задумывался как персонаж «на один эпизод», чтобы еще больше подчеркнуть некоммуникабельность Шерлока, особенно его неумение общаться с женщинами. Однако Стивену Моффату и другим продюсерам так понравилась игра Луизы Брили, что они решили вписать ее персонажа в основную сюжетную линию сериала.

Шерлок иногда использует прием мнемотехники под названием «Дворец памяти» или «Чертоги разума». Это не придумка сценаристов, а реальный мнемонический метод, уходящий своими корнями во времена древнего Рима.

В названиях некоторых эпизодов сериала обыгрываются заголовки рассказов Артура Конана Дойля, например: «Этюд в багровых тонах» превратился в «Этюд в розовых тонах», «Скандал в Богемии» в «Скандал в Белгравии», «Знак четырех» в «Знак трех» и так далее.

Готовясь к роли Холмса, Бенедикт Камбербэтч прочитал полное собрание сочинений Конана Дойля о знаменитом сыщике.

Пальто, которое Бенедикт Камбербэтч носил в пилотном эпизоде, было выкуплено Марком Гейтиссом и позже подарено им актеру на день рождения.

В перерыве между съемками первого и второго сезонов Мартин Фриман и Бенедикт Камбербэтч были утверждены на роли в трилогии Питера Джексона «Хоббит». В этот раз уже Фриман исполнил заглавную роль Бильбо Бэггинса, а Камбербэтч довольствовался озвучкой дракона Смауга и Некроманта.

Непосредственно перед первыми пробами на роль в сериале у Мартина Фримана украли бумажник. Он пришел в плохом настроении, и у продюсеров сложилось впечатление, что роль ему неинтересна. К счастью, ко вторым пробам актер уже отошел и заполучил роль.

Как и в произведениях Конана Дойля в сериале Ватсон проходил военную службу в Афганистане.

По своей внешности Джим Мориарти представляет собой легкую противоположность Шерлока: у Шерлока длинные вьющиеся волосы, а Мориарти идеально причесан; Шерлок носит рубашку с расстегнутым воротником, а Мориарти всегда при галстуке; Шерлок носит классическое пальто с поднятым высоким воротником, а Мориарти – более короткий хорошо подогнанный френч со стоячим воротником а-ля Неру; Шерлок в основном идеально выбрит, а Мориарти щеголяет легкой щетиной.

В 2011 году Дэнни Бойл поставил спектакль «Франкенштейн» в Королевском национальном театре, в котором главные роли исполнили Бенедикт Камбербэтч и Джонни Ли Миллер, попеременно играющие Виктора Франкенштейна и его чудовище. Оба актера сыграли другого персонажа викторианской эпохи Шерлока Холмса, живущего в наши дни, но по разные стороны Атлантического океана: первый в сериале «Шерлок» (2010), а второй в сериале «Элементарно» (2012).

Начальные титры и подписи в сериале выполнены шрифтом Johnston Sans, известным своим использованием в лондонском метро.

Изначально планировалось, что каждый сезон будет состоять из 6 эпизодов (вместо 3) продолжительностью 60 минут каждый (вместо 90).

Бенедикт Камбербэтч, Мартин Фриман и Тоби Джонс появлялись в фильмах Кинематографической вселенной Marvel: Камбербэтч сыграл доктора Стивена Стрэнджа в «Докторе Стрэндже» (2016), Фриман – Эверетта Росса в фильме «Первый мститель: Противостояние» (2016), а Джонс – доктора Арнима Золя в картинах «Первый мститель» (2011) и «Первый мститель: Другая война» (2014).

Бенедикт Камбербэтч снимался в трилогии Питера Джексона «Хоббит» вместе с Кристофером Ли и Иэном МакКелленом. Всех троих объединяет то, что они изображали Шерлока Холмса.

В первой серии «Этюд в розовых тонах» возле одного из трупов была найдена надпись латинскими буквами RACHE, что по-немецки означает «месть». В повести Конан Дойля «Этюд в багровых тонах», где подобная надпись красным обнаружена на стене рядом с трупом, полицейские делают вывод, что речь идёт о женщине по имени Рэйчел (англ. Rachel), тогда как Шерлок Холмс не торопится с этим суждением. В итоге в книге оказывается, что убийца сделал надпись собственной кровью, имея в виду именно немецкое слово «месть». В сериале же эту надпись (причём непонятно большого размера) ногтями на полу делает жертва в последние мгновения жизни, и означает она имя Rachel, хотя полицейские в фильме думали именно о немецком слове.

В серии «Слепой банкир» в доме убитого лежит роман Дэна Брауна «Утраченный символ».

В эпизоде «Скандал в Белгравии» (2012) Шерлок рассказывает Адлер: «Во Вторую мировую союзники узнали, что Ковентри будут бомбить, потому что раскрыли немецкий шифр. Но желая скрыть от немцев факт дешифровки, они допустили бомбежку». Позже Камбербэтч сыграл Алана Тьюринга – математика, взломавшего немецкий шифратор «Энигма» – в картине «Игра в имитацию» (2014).

В эпизоде «Собаки Баскервиля» (2012), прослушав в очередной раз лекцию Шерлока о своем высоком интеллекте и неважности эмоций, Ватсон саркастически «обзывает» его «Споком». В фильме «Стартрек: Возмездие» (2013) Бенедикт Камбербэтч сыграл роль Хана – заклятого врага капитана Кирка и Спока. Более того, Леонард Нимой, первым исполнивший роль Спока, играл Шерлока Холмса на сцене. Нимой также записал песню «Баллада Бильбо Бэггинса» по мотивам книги «Хоббит». Мартин Фриман и Бенедикт Камбербэтч оба появлялись в экранизации этой книги. Существует еще одна связь между Холмсом и Споком. В фильме «Звездный путь 6: Неоткрытая страна» (1991) подразумевается, что Шерлок Холмс был предком Спока: «Мой предок считал, что если исключить невозможное, то, что останется, и будет правдой, сколь бы невероятным оно ни казалось» (цитата Холмса из «Знака четырех»).

В эпизоде «Его последний обет» (2014) Джанин упоминает небольшой коттедж в графстве Суссекс. Это ссылка на сборник рассказов Конана Дойля «Его прощальный поклон», в котором Шерлок уходит на покой и переезжает жить в небольшой коттедж в Суссексе.

В эпизоде «Собаки Баскервиля» (2012) Джон упомянул, что однажды они с Шерлоком играли в настольную игру Cluedo, и Шерлок установил, что убийцей была жертва. В эпизоде «Скандал в Белгравии» (2012) можно увидеть прикрепленную к стене около зеркала игру Cluedo.

Дом, в котором живет Ирэн – это тот же самый дом, в котором Салли Спэрроу встречает плачущих ангелов в эпизоде «Не моргай» сериала «Доктор Кто» (2005), шоураннером которого также выступает Стивен Моффат.

В эпизоде «Рейхенбахский водопад» (2012) в сцене, где Шерлок берет Джона «в заложники», на заднем плане на стене мы видим граффити IOU («Я должен тебе»).

В конце второго сезона Шерлок отправляет текстовое сообщение «Лазарус» своему брату Майкрофту, которого играет Марк Гейтисс. В сериале «Доктор Кто» (2005) Гейтисс играет персонажа по имени Лазарус. Шоураннером обоих сериалов является Стивен Моффат.

После того, как Шерлок умирает первый раз, и нам показывают разных людей и их реакцию на его смерть, в сцене с Андерсоном на заднем плане можно увидеть приколотый к стене лист бумаги с изображением ТАРДИС (машина времени из сериала «Доктор Кто»).

Когда персонаж Джеймс Мориарти ломал стекло в Лондонском Тауэре (2 сезон, 3 серия «Рейхенбахский водопад»), за ним и в помещении не было королевской мантии, однако, когда его настигла полиция, в кресле он сидел в мантии.

Во второй серии третьего сезона Шерлок называет гвардейца гренадером, но его форма, в частности то, что пуговицы располагаются в группы по пять штук, говорит о том, что он служит в Уэльской гвардии, а не в Гренадерской.