《偵探歌劇：少女福爾摩斯》以架空的怪盜和偵探活躍的近未來為背景。在這個世界里存在著有被叫做“Toys”的特殊能力的人類。利用這種特殊的能力，“偵探”和“怪盜”爭斗不斷。而故事就是以將來要成為偵探的四個少女夏洛克、妮洛、艾露克露、柯蒂妮婭為中心展開的。新作的時間設定是前作的兩年后，稍微成長了一點的Milky Holmes四人，將會迎來和美、愛麗絲兩位后輩，而隨著兩人的加入偵探小組的名稱也改為“Milky Holmes Feathers”。