《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拥有被叫做“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。《侦探歌剧：少女福尔摩斯》TV动画由曾制作《蜂蜜和四叶草》系列、《灼眼的夏娜》系列、《零之使魔》系列的J.C.STAFF动画公司制作。三森铃子、徳井青空、佐佐木未来、橘田泉等新生代年轻声优将加入本片为作品配音。