Съёмки третьего сезона стартовали 18 марта 2013 года. Ажиотаж вокруг возвращения сериала был настолько высок, что создателям пришлось прибегнуть к нестандартному ходу: они отсняли фальшивые сцены, чтобы отвлечь внимание фанатов и сохранить интригу. А когда в конце ноября объявили дату премьеры, по Лондону проехал катафалк с хештегом #sherlocklives – эта мрачная рекламная акция идеально вписалась в атмосферу сериала. Премьера третьего сезона состоялась 1 января 2014 года на BBC One.
Центральная тема сезона – возвращение Холмса и его непростые отношения с Ватсоном, который за два года успел обзавестись невестой Мэри Морстен. Новый антагонист Чарльз Огастус Магнуссен, медийный магнат и король шантажа, оказался противником не менее опасным, чем Мориарти. Его противостояние с Шерлоком в финальной серии «Его прощальный обет» обнажило тёмную сторону Мэри и привело к шокирующей развязке, где Холмс пошёл на крайние меры.