《侦探歌剧：少女福尔摩斯》以架空的怪盗和侦探活跃的近未来为背景。在这个世界里存在着有被叫做“Toys”的特殊能力的人类。利用这种特殊的能力，“侦探”和“怪盗”争斗不断。而故事就是以将来要成为侦探的四个少女夏洛克、妮洛、艾露克露、柯蒂妮娅为中心展开的。

本作的舞台是活跃着怪盗与侦探的近未来架空世界里的“侦探之都横浜”。世界上有着被称为“TOYS”的特殊能力，侦探与怪盗之间使用“TOYS”能力相互战斗着，这个时期被称为“大侦探时代”。作品讲述的是在二十一世纪这个“大侦探时代”中，以侦都横浜为舞台，4名立志成为名侦探的少女与曾经是本作的舞台是活跃着怪盗与侦探的近未来架空世界里的“…