Judy Garland es Lily, una chica de pueblo con grandes dotes musicales. Un productor de Broadway la descubre y a pesar de que cree que ya lo ha visto todo, cae rendido a sus pies. Lily lo acompaña a Nueva York donde tendrá la gran oportunidad con la que ha estado soñando. Sin embargo, también se dará cuenta que no todo en Broadway es tan bonito como ella imaginaba.

Sherlock Holmes siempre ha sido el tipo más listo de la habitación… hasta ahora. El Profesor Moriarty, un genio del crimen, hace acto de aparición, y no sólo es el símil intelectual de Holmes, pero su capacidad para el mal, junto con una falta total de conciencia, en realidad puede darle una ventaja sobre el reconocido detective. Cuando encuentran muerto al príncipe heredero de Austria, la evidencia, según lo interpretado por el Inspector Lestrade, apunta al suicidio. Pero Sherlock Holmes deduce que el príncipe ha sido víctima de un asesinato, un crimen que sólo es una pieza de un rompecabezas mucho más grande y portentoso diseñado por Moriarty. Mezclando los negocios con el placer, las pistas conducen a Holmes a un club de caballeros donde él y su hermano, Mycroft Holmes brindan por la despedida de soltero del Dr. Watson.

A pesar de que en el título aparece la palabra Hollywood, esta comedia no gira en torno al mundo del cine, sino al de la música. Abbott y Costello vuelven a interpretar a dos perdedores que sueñan con convertirse en importantes agentes musicales. Quieren cumplir su sueño, así que empiezan con pequeños clientes con carreras alejadas del estrellato. Por el momento son unos don nadie, habrá que ver si la pareja de cómicos consigue convertirlos en los reyes de la música.