声 - 小西克幸
主人公。落語好きな名探偵。推理を披露する際には落語の形式で語り聞かせる推理落語を行うのが常であり、語れることが嬉しいのか不気味な笑いを浮かべてから開始する。ただし落語の才能はあまりない。
長屋に集う探偵の中では最も変わり者だが、非常に明晰な頭脳と推理力を持ち、また原典同様、巧みな変装も得意。報酬の多寡ではなく興味をそそられるかどうかで依頼を受けるかどうか決める。非常に身勝手で傲慢な性格で、ワトソンを顎で使うものの、彼と協力（時に利用）して事件解決に導くこともある。兄のマイクロフトが非常に苦手な他、女性に免疫がないため、女性が接近すると寿限無を唱えて平静を保とうとする。味覚が独特で、飲食時には果物の缶詰を料理にかけたり、アイスコーヒーに焼き鳥を刺したりして食すが、不思議とアイリーンの料理だけは普通に食べている。
ウエストサイドの名家ホームズ家出身だが、「退屈」という理由で家を出てイーストの歌舞伎町に流れ着く。ハドソン夫人に拾われ、落語家に弟子入りするが、「物にならない」と5年で破門され、探偵長屋で探偵業をはじめている。

声 - 中村悠一、戸松遥（幼少期）
ウェストサイドにある大学病院の法医解剖医。非童貞。シャーロックに自分の近辺で起こる不審な事象の捜査を依頼すべく、イーストサイドに渡ってきた。本作は彼の視点で描かれており、また非常識なメンツの中で数少ない常識人でもある。
生真面目で温厚な青年であり、シャーロックに召使いのような扱いを受けているが強く出られず、依頼を続けるも尽く無視されてしまう。素直で迂闊なために騙し合いや捜査は苦手だが、医学知識や、時に本人に無自覚なところでもシャーロックのサポートをする。
モラン區長の娘アレクサンドラ・モランの検死の際に遺体の髪から小さな発信機を発見、それを上司に報告したことから、真相の露呈を恐れた切り裂きジャック事件の首謀者に付け狙われる。

声 - 山下誠一郎、大地葉（幼少期）
ウエストサイドに住まう高校生。16歳。探偵ではないが、シャーロック顔負けの頭脳の持ち主で、シャーロックとは本人曰く「親友」「前世からの仲」。
シャーロックの部屋や探偵長屋にも出入りしているほか、スリを働く悪ガキグループ（歌舞伎町遊撃隊）のリーダーのような存在でもある。落語の知識があり、シャーロックとは破門された彼が公園で落語の稽古をしていた時に知り合った。
正体はモラン區長の息子であり、本名は「ジェームズ・モラン」。双子の妹アレクサンドラ（声 - 花澤香菜）を殺害した切り裂きジャックを追っている。
シャーロックらの捜査により切り裂きジャックが判明するとジャックを殺害。東京第七刑務所に収監され、アルバート・トレヴァら古参の囚人たちから激しいいじめを受ける。
集団脱獄事件から10か月後、父親のモランの尽力により釈放され、歌舞伎町に戻る。モラン區長選を補佐しながら探偵業も勤め、世間から「ヒーロー探偵」と呼ばれるようになっていく。
実は道徳や罪悪感を持たないサイコパスであり、11年前、興味本位で入浴中の母親を感電死させている。服役中に囚人たちをマインドコントロールし、脱獄させて事件を起こすと自殺するよう仕向けた。

声 - 坂本真綾
妖艶な才女。数多くの肩書きを持ち、多くの男の愛人でもあった。幼い頃にハドソン夫人に面倒を見てもらっていた時期がある。
モラン區長の愛人であり、モラン家の家庭教師を勤めていた。その時の教え子アレクサンドラの死を調査するために目玉焼き形のUSBメモリをモランから奪取。そのため切り裂きジャックに襲撃されるようになり、なりゆきでシャーロックの家に居候するようになった。

声 - 諏訪部順一
「BARパイプキャット」のオーナー兼店長。ひげ面で筋骨隆々のオカマではあるが心は乙女で、高価なドレスに見惚れることもある。店と並行して探偵長屋の元締めをしており、報酬を提示してシャーロックらを競わせている。自ら依頼人として依頼を出すこともある。

声 - 斉藤壮馬、松田利冴（幼少期）
童貞探偵。融通が利かないほど生真面目な性格をした男性。潔癖症で血が苦手。
眼鏡をかけ、白手袋にスーツ姿の紳士然とした格好だが、成り上がってウエストサイドに行くことを目論む上昇志向の強いところがある。そのせいで勝ち急いでしまう癖がある。「BARパイプキャット」の常連客マキに入れあげており、彼を女と勘違いしたまま懸想したことで思わぬ悲劇を招くこととなった。

声 - 東山奈央
小悪魔系ギャル探偵。ルーシーの妹。巨乳。
もともとは姉とともに田舎暮らしをしていたが、クズの父親が失踪前後から不貞を働き、更に母親が死去したため、二人で歌舞伎町にやってきた。頭の回転が早く狡猾で、姉への甘え方も上手い。

声 - 東内マリ子
シスコン探偵。クールに見えて人情家。一見すると目つきの鋭い美男子だが正真正銘の女性。
歌舞伎町にやってきたばかりの頃に自分たち姉妹を救ってくれた力士に憧れを抱いており、相撲観戦を趣味にしている。過去のトラウマのせいもあって、妹にはとにかく甘い。ただし、妹との生活において料理だけはさせてもらえない（寅太郎曰く「ゲロマズ」）。

声 - 青山穣
ギャンブル狂の探偵。元刑事だったことから警察関係、ヤクザ関係共に顔が利く。離婚した妻と一人娘がいる。

声 - 橘龍丸
義理人情に篤いあんちゃん探偵。強面だがお人好しの苦労人。
借金の取り立て対象である漫画家に情が湧いてしまい、彼の夜逃げを見逃した事から破門を言い渡された元・兼古組のヤクザ。その時の出来事がきっかけで寅太郎をモデルにした漫画が連載されるようになった。

「BARパイプキャット」の看板猫。オスのラグドール。好物はいちご。

ヨシオ（声 - 田村睦心）、レン子（声 - 本渡楓）、ユウヤ（声 - 白石晴香）、サブロー（声 - 麦穂あんな）、ジュリ（声 - 楠木ともり）、ライチ（声 - 若井友希） の6人で構成され、モリアーティが隊長を務める。それぞれの家が放任主義なため、子どもながらパイプキャットの常連客。「金を盗るのは金持ちから。盗った金は困っている奴のために使う」が掟。

声 - 村瀬歩
「BARパイプキャット」の常連客。童顔で控え目な性格をしたニューハーフ。マキ本人に惚れている京極だけは性別が男性であることに気付いていない。のちに金蔓になりそうな京極と交際を始める。
実は切り裂きジャックの正体で、本名は「足利満昭（あしかが まんあき）」。性別を問わず自身が「美しい」「可愛い」と感じた者を切り刻んで惨殺することを好むシリアルキラーで、食い扶持を稼ぐために殺し屋稼業もしていた。「穂刈マキ」としての性格も演じていたものに過ぎず、自身を慕っていた京極を口汚く罵ったり、アレクサンドラを欲情しながらじっくり殺したと嬉々として語るなど、ホームズをして「全てが醜悪」と言わしめさせる残虐下劣な男。物語中盤、モリアーティの「仇討ち」によって絶命させられる。死の間際、モリアーティに「モラン區長から息子のジェームズ殺害の依頼を受けたが、間違えてアレクサンドラを殺した」と言い残した。

声 - 岸尾だいすけ
新宿ウェスト署の警部。ヅラ。イースト署勤務時代のミッシェル・ベルモントの後輩。

声 - 置鮎龍太郎
シャーロックの実兄で、10年前からモラン區長の第一秘書を務める。USBメモリ紛失事件で探偵長屋を頼る。

声 - 宝亀克寿
ヤクザ「兼古組」の組長。歌舞伎町の顔役のひとり。

声 - 楠見尚己
強大な権力を持つ新宿區長。妻はセシリア(故人)。ジェームズとアレクサンドラの父親。息子ジェームズが人格に問題を抱えていることに気付いている。

声 - 青木瑠璃子
モラン區長の妻でジェームズとアレクサンドラの母親。11年前、浴室で事故死している。

声 - 中西伶郎
「パイプキャット」の近くで呼び込みをしている大柄な黒人男性。アフロヘアー。劇中のSNSでは「門番の黒いモッコリ」と書き込まれていた。

声 - Gero（モモタロウ）、
ヴォーカルのモモタロウ、ギターの犬、ベースの雉、ドラムの猿の四人組バンド。歌舞伎町を中心に活動するインディーズバンドで、日頃から全員が被り物を被っている。

声 - 上別府仁資
ジャーナリスト。「出版業界の首領」と呼ばれる情報通。

声 - 大塚芳忠
東京第七刑務所に収監中だった爆弾魔。のちに囚人たちと集団脱獄する。