ドイルはボーア戦争以前から政界進出への意欲をマスコミ紙面で表明していた。そのため1900年10月の解散総選挙を前にして、与党である保守党・自由統一党も、野党である自由党も著名な作家であるドイルを自党の候補に擁立しようと誘いをかけた。ドイルは、自由統一党からの出馬を決めた。同党はジョゼフ・チェンバレンやデヴォンシャー公爵らアイルランド自治に反対する自由党議員が自由党から離党して作った政党であり、この頃には保守党と連立して与党を形成し、戦争支持を表明していた。自由統一党執行部は与党候補の当選が安定している選挙区を用意すると言ってくれていたが、ドイルはそれを断って「スコットランド急進派の砦」と呼ばれ、与党候補の当選が困難と見られていたエディンバラ・セントラル選挙区から出馬した。同選挙区の自由党候補は出版業者ジョージ・マッケンジー・ブラウンだったが、ドイルは自分と彼の間に社会問題や地元選挙区の関心事項について相違はないことを強調することで争点をボーア戦争の是非のみに持ち込み、そのうえで「南アフリカの明るい未来の見通し」や「大きな流れの真ん中で馬を変えることの危険性」を説き、与党支持を訴えた。しかし選挙日前日に福音派信者がドイルのことを「教皇派共謀者」「イエズス会密使」「プロテスタント信仰破壊者」と誹謗中傷するプラカードを持って行進し、これによってドイルは有権者から狂信的カトリックのように誤解され、選挙の流れが不利になったという（少なくともドイル本人はそう思っていた）選挙の結果はブラウンの3028票に対してドイルは2459票に留まり、落選であった。しかし前回選挙と比べると自由党候補の票を1500票も減じた格好だったため、党は一定の成果があったと評価したようである。ちなみに総選挙全体の結果は与党の圧勝であった。
この頃、ドイルは同じ人物を主人公とした短編小説を読み切り連載で書くことを考えていた。その主人公として選ばれたのがシャーロック・ホームズだった。ホームズをシリーズ化することにしたのは、すでにホームズ作品を2つ出していたので（『緋色の研究』と『4つの署名』）シリーズ化が一番容易だろうと判断したためだった。こうして書かれたホームズ短編小説6編は1891年1月に発刊されたばかりの『ストランド・マガジン』誌に1作35ポンドで買ってもらえ、同誌1891年7月号から順次掲載された。この連載は初回から話題となり、ホームズシリーズは爆発的な人気を獲得し、『ストランド・マガジン』の販売数を押し上げた。好評にこたえて更に6編のホームズ短編小説を書き、1892年1月号から連載された。この連載が終わった1892年6月にこれまで発表された12編のホームズ短編小説が『シャーロック・ホームズの冒険』として単行本化された。ドイルのもとにはホームズ読者の手紙が大量に届くようになったが、その大半はドイル宛てではなく、ホームズ宛てだったという（ドイルはホームズ宛ての手紙には「ドクター・ジョン・ワトスン」名義で「残念ながらホームズさんは留守でして」という返事を書いていたという）。またサインを求められる事も多くなったが、それもやはり「コナン・ドイル」のサインではなく、「シャーロック・ホームズ」のサインを求められることが多かったという。この頃ドイルは『ブックマン』誌において「シャーロック・ホームズについて全国からたくさんのお便りをもらうようになりました。ある時は学生から、ある時は熱心な読者の巡回セールスマンの方から。時には弁護士の方から法律の誤りを指摘されることもあります。シャーロックの若い頃のことを知りたいといった手紙も多いです。」と語っている。
1890年8月、ドイツ・ベルリンで開催された国際医学会においてロベルト・コッホが新しい結核治療法を発見したと発表した。気になったドイルはただちにベルリンへ向かったが、コッホの講演会チケットを手に入れることができなかった。諦めきれず、コッホの家に押しかけるも会ってもらえなかった。しかしコッホの講演会のメモを手に入れることはでき、これを読んだドイルは『デイリー・テレグラフ』紙に投稿して、コッホの研究は不完全で結果が出ていないと批判した。後にコッホの研究の不十分さが判明したため、真っ先にそれを指摘した彼は誇らしい気分だったという。このベルリン滞在時にドイルは突然眼科医になることを思い立った。1890年11月にサウスシーに戻って診察所を閉めると、1891年1月には妻を連れてオーストリア首都ウィーンへ移住し、眼科医の実習を受けた。しかしドイルのドイツ語能力は専門的授業を受けられるレベルではなかったため、すぐにも授業についていけなくなり、ウィーンでの眼科医資格取得を断念した。6カ月の予定だった実習を2カ月で切り上げて、1891年3月末にもロンドンへ帰国した。帰国後にはロンドンのモンタギュー・プレイス23番地の邸宅で暮らすとともに、アッパー・ウィンポール街において無資格の眼科医を始めた。しかしロンドンには資格を持った眼科医が大勢いたので、無資格の眼科医に診てもらおうなどという患者は現れなかった。ドイルはこの暇な時間を使って小説の執筆に励んだ。患者が全くこない眼科診察所は結局閉鎖することになり、執筆業一本に絞っていくことになった。診察所を閉鎖するとサウス・ノーウッド郊外テニスン・ロード12番地に移住した。
1917年4月、連合軍は呼応して攻勢（ニヴェル攻勢）を仕掛けた。イギリス軍は北フランス、アルトワ地方のアラスを攻め、フランス軍はエーヌ川において前進を試みた。空軍に求められたのは支援、特に偵察と弾着観測による砲兵支援の提供だった。アラスの戦いは1917年4月9日に開始された。RFCはその支援のために25個飛行隊365機を用意し、その3分の1は戦闘機（当時の呼び方ではスカウト）だった。ドイツが当初配備していた「Jasta」（戦闘機隊）は5個にすぎなかったが、戦闘の進展により8個まで増強され、作戦可能な戦闘機は合計で約80機となった。1916年9月以降、ドイツは西部戦線に強力なアルバトロスD.IIとD.IIIを登場させて、イギリス・フランスの非力なB.E.2c、F.E.2bやソッピース1½ ストラッターなどの複座偵察・爆撃機を護衛する戦闘機を圧倒し、航空優勢をめぐる恒常的な争いにおいて優位を保っていた。連合軍の戦闘機隊が装備していたのはエアコー DH.2、F.E.8のような時代遅れの推進式戦闘機や、やはりドイツ機に圧倒されたニューポール 17などであった。アルバトロスに対抗できるのはSPAD S.VII、ソッピース パップ、ソッピース トライプレーンのみであったが、これらはまだ数が揃わず、しかも戦線全域に分散していた。連合国側の新世代戦闘機はまだ準備が整っておらず、唯一、RFCの第56飛行隊がS.E.5を装備して稼働可能なのみだった。4月中にはブリストル F.2aも第48飛行隊とともにデビューしたが、その最初のパトロールでマンフレート・フォン・リヒトホーフェン率いる第11戦闘機隊（Jasta11）と遭遇し、6機中4機を撃墜されるという大損害を被った。