《侦探歌剧第二季》延续了搞笑轻松的基调，讲述前传奇侦探小林奥帕拉（三森铃子 配音）重出江湖的故事。曾经因败给宿敌怪盗"L"而隐退的她，意外收到福尔摩斯侦探学院的执教邀请，成为"福尔摩斯小队"的指导老师。这支由四位性格迥异的少女侦探组成的队伍，在脱线天才橘田泉（橘田泉 配音）带领下，一边处理各种奇葩案件，一边追查怪盗"L"的下落。本季新增了更多无厘头案件和夸张变装戏码，当小林试图用正经推理教学时，总被学生们带偏节奏，引发连串爆笑闹剧。随着调查深入，她们逐渐发现怪盗"L"与小林过去的恩怨竟隐藏着更大阴谋。