Elementary leva Sherlock Holmes para a Nova York dos dias de hoje. Na história de Elementary o detetive, um homem excêntrico que foi consultor da Scotland Yard, vai para Nova Iorque para passar um período em um centro de reabilitação. Quando deixa a clínica ele decide morar no Brooklyn na companhia de Joan, uma ex-cirurgiã que perdeu sua licença quando um paciente morreu. Na época, ela prestava auxílio para o Departamento de Polícia de Nova Iorque. Joan deverá representar para Sherlcok a pessoa que o manterá sóbrio.

Malcolm, um rapaz de nove anos que gosta de andar de skate e estar com o melhor amigo Stevie, vê a vida virada do avesso quando é obrigado a ir para a turma dos “sobredotados” e se vê rodeado por um grupo de miúdos inteligentes, mas postos de parte.

John Reese é um ex-agente da CIA, dado como morto pelo governo norte-americano, que é recrutado por Finch, um milionário recluso, para trabalhar em um projeto ultra-secreto. Ele desenvolveu um computador capaz de identificar planos para cometer crimes antes mesmo que eles aconteçam e precisa de John para salvar as vidas em risco. O problema é que o tal programa aponta apenas uma pessoa ligada ao crime, obrigando John e Finch a identificar se tal nome é de uma vítima ou de um culpado.