Den berømte detektiv Sherlock Holmes og hans assistent ven Dr. Watson undersøger en stokk glemt i en lejlighed på Backer Street af en besøgende, der kom i deres fravær. Snart optrådte mesteren af sukkerrøret, doktor James Mortimer, en ung høj mand med tæt indstillede grå øjne og en lang, klæbende næse. Mortimer læser et gammelt manuskript til Holmes og Watson - legenden om Baskervilles forfærdelige forbandelse - for ham overdraget for ikke så længe siden af hans pludselig døde patient og ven Sir Charles Baskerville. Imperial og intelligent, slet ikke tilbøjelig til fantasier, tog Sir Charles denne legende alvorligt og var klar til det slut, som skæbnen havde forberedt på ham.
I gamle tider var en af forfædrene til Charles Baskerville, ejeren af Hugo-boet, uhæmmet og grusom. Hugo, der blev betændt med en uhellig lidenskab for datteren til en landmand, kidnappede hende. Efter at have låst pigen i de øverste kamre, sad Hugo og hans venner ned for at feste. Den uheldige kvinde besluttede en desperat handling: hun gik ned i efbien fra slotvinduet og løb hjem gennem sumpene. Hugo skyndte sig efter hende i forfølgelsen af hundene, og hans kammerater fulgte ham. På en bred græsplæne mellem sumpene så de kroppen til en flygtning, død af frygt. I nærheden lå liget af Hugo, og over det stod et modbydeligt monster, der ligner en hund, men meget større. Monsteret plagede Hugo Baskervilles hals og gnistrede med brændende øjne. Og selv om forfatteren af legenden håbede, at forsynen ikke ville straffe de uskyldige, advarede han stadig sine efterkommere om at være opmærksomme på "at gå ud i sumpene om natten, når det onde styrker hersker højest",
James Mortimer siger, at Sir Charles blev fundet død i en barlindsgyderbane nær porten, der fører til sumperne. Og i nærheden bemærkede lægen friske og tydelige spor ... af en enorm hund. Mortimer beder om råd fra Holmes, da boets arvtager, Sir Henry Baskerville, kommer fra Amerika. Dagen efter ankomsten besøger Henry Baskerville, ledsaget af Mortimer, Holmes. Sir Henrys eventyr begyndte straks ved ankomsten: for det første manglede hans sko på hotellet, og for det andet modtog han en anonym besked, der advarede "om at holde sig væk fra tørvemoser". Ikke desto mindre er han fast besluttet på at gå til Baskerville Hall, og Holmes sender Dr. Watson med sig. Holmes selv forbliver på forretning i London. Dr. Watson sender Holmes detaljerede rapporter om livet på godset og forsøger ikke at lade Sir Henry være i fred, hvilket snart bliver vanskeligt, fordi Baskerville forelsker sig i frøken Stapleton, der bor i nærheden. Frøken Stapleton bor i et hus i sumperne med sin entomologbror og to tjenere, og hendes bror vagter hende nidkrig fra fængslet efter Sir Henry. Efter at have oprettet en skandale over dette, kommer Stapleton derefter til Baskerville Hall med en undskyldning og lover ikke at hindre kærligheden til Sir Henry og hans søster, hvis han inden for de næste tre måneder accepterer at være tilfreds med hendes venskab.
Om aftenen på slottet hører Watson kvindelig hulke, og om morgenen opdager kone til butleren Barrymore grædende. Barrymore selv og han, Sir Henry, formår at fange det faktum, at han giver et stearinlys om natten ud af vinduet, og fra sumpene får han svar på det samme. Det viser sig, at en flygtningens fængsel gemmer sig i sumperne - dette er den yngre bror til Barrymores kone, der for hende forblev bare en ond lille dreng. Den anden dag skal han rejse til Sydamerika. Sir Henry lover ikke at forråde Barrymore og endda give ham noget fra sit tøj. Som i taknemmelighed siger Barrymore, at et stykke af et halvbrændt brev til Sir Charles med en anmodning om at være "ved porten klokken ti om aftenen" overlevede i pejsen. Brevet blev underskrevet af L. L. " I nabolaget, i Kumb Tresi, bor der en dame med sådanne initialer - Laura Lyons. Watson går til hende næste dag. Laura Lyons indrømmer, at hun ville bede Sir Charles om penge for at skille sig fra sin mand, men i sidste øjeblik modtog hun hjælp "fra andre hænder." Hun var ved at forklare alt for Sir Charles den næste dag, men fandt ud af aviserne om hans død.
På vejen tilbage beslutter Watson at gå ind i sumpene: endnu tidligere bemærkede han en mand der (ikke en domfældt). Når han sniker sig rundt, går han til den fremmede påståede hjem. Til sin store overraskelse finder han en note skrabet med blyant i en tom hytte: "Dr. Watson er tilbage til Kumb Tresi." Watson beslutter at vente på beboeren i hytten. Til sidst hører han de nærliggende fodspor og slår revolveren fast. Pludselig høres en velkendt stemme: ”I dag er sådan en vidunderlig aften, kære Watson. Hvorfor sidde i den indelukkede? Det er meget pænere i luften. ” Venner har næppe tid til at udveksle information (Holmes ved, at kvinden, som Stapleton giver ud som sin søster, er hans kone. Desuden er han sikker på, at Stapleton er hans modstander), når de hører et forfærdeligt skrig. Skriget gentages, Holmes og Watson skynder sig at hjælpe og se kroppen ... af en løbsk fængslet klædt i Sir Henrys kostume. Stapleton vises. Ved tøj tager han også den afdøde til Sir Henry, og skjuler derefter med en enorm viljeanstrengelse hans skuffelse.
Den næste dag rejser Sir Henry alene for at besøge Stapleton, og Holmes, Watson og detektiv Lestrade, der ankom fra London, ligger skjult i sumpene nær deres hjem. Holmes 'planer er næsten slået ned af tågen, der kryber fra siden af mosen. Sir Henry forlader Stapleton og går hjem. Stapleton lancerer en hund i hans fodspor: en enorm, sort en med brændende mund og øjne (de blev smurt ud med en fosforescerende forbindelse). Holmes formår at skyde hunden, selvom Sir Henry stadig overlevede et nervøst chok. Måske endnu mere chokerende for ham var nyheden om, at den kvinde, han elskede, var Stapletons kone. Holmes finder hende bundet i bagværelset - endelig gjorde hun oprør og nægtede at hjælpe sin mand med at jage efter Sir Henry. Hun eskorterer detektiverne ned i dybden af kvagmyren, hvor Stapleton skjulte hunden, men ingen spor kan findes. Naturligvis sluk sumpen skurken.
For at forbedre deres helbred tager Sir Henry og Dr. Mortimer ud på en tur rundt i verden, og inden sejlads besøger Holmes. Efter deres afgang fortæller Holmes Watson detaljerne i denne sag: Stapleton - en efterkommer af en af grenene til Baskervilles (Holmes gætte dette ved sin lighed med portrættet af den ugudelige Hugo), blev gentagne gange set i svig, men det lykkedes ham med sikkerhed at gemme sig for retfærdighed. Han var manden, der inviterede Laura Lyons til først at skrive til Sir Charles og derefter tvang hende til at nægte en dato. Både hun og Stapletons kone var helt i hans magt. Men i et afgørende øjeblik ophørte Stapletons kone med at adlyde ham.
Efter at have afsluttet historien, inviterer Holmes Watson til at gå til operaen - til huguenoterne.