Известният детектив Шерлок Холмс и неговият асистент д-р Уотсън изследват бастун, забравен в апартамент на Backer Street от посетител, дошъл в тяхно отсъствие. Скоро се появи майсторът на бастуна, доктор Джеймс Мортимър, млад висок мъж с прилепнали сиви очи и дълъг стърчащ нос. Мортимър чете стар ръкопис на Холмс и Уотсън - легендата за ужасното проклятие на Баскервил, поверен му не толкова отдавна от внезапно починалия му пациент и приятел сър Чарлз Баскервил. Властен и интелигентен, никак не склонен към фантазии, сър Чарлз взе тази легенда сериозно и беше готов за края, който съдбата му беше подготвила.
В древни времена един от предците на Чарлз Баскервил, собственикът на имението Хюго, бил необуздан и жесток. Разпален от нечестива страст към дъщерята на фермер, Юго я отвлече. Заключил момичето в горните стаи, Хюго и приятелите му седнали да пируват. Нещастната жена решила на отчаян акт: слезела бръшляна от прозореца на замъка и се затичала към къщи през блатата. Хюго се втурна след нея в преследване на кучетата, другарите му го последваха. На широка поляна сред блатата те видяха тялото на беглец, мъртъв от страх. Наблизо лежеше трупът на Юго, а над него стоеше гнусно чудовище, подобно на куче, но много по-голямо. Чудовището измъчваше гърлото на Юго Баскервил и блестеше с горящи очи. И въпреки че писателят на легендата се надяваше, че провидението няма да накаже невинните, той все пак предупреждаваше своите потомци да внимават да „излизат в блатата през нощта, когато силите на злото царуват надмощие“,
Джеймс Мортимър казва, че сър Чарлз е намерен мъртъв в алея за тис, близо до портата, водеща към блатата. А наблизо лекарят забеляза свежи и ясни следи ... на огромно куче. Мортимър моли за съвет на Холмс, тъй като наследникът на имението, сър Хенри Баскервил, идва от Америка. Ден след пристигането Хенри Баскервил, придружен от Мортимър, посещава Холмс. Приключенията на сър Хенри започнаха веднага след пристигането си: първо, неговата обувка липсваше в хотела, и второ, той получи анонимно съобщение, предупреждаващо „да стои далеч от торфените блата“. Независимо от това, той е решен да отиде в Баскервил Хол, а Холмс изпраща д-р Уотсън с него. Самият Холмс остава в бизнеса в Лондон. Д-р Уотсън изпраща на Холмс подробни доклади за живота в имението и се опитва да не остави сър Хенри сам, което скоро става трудно, защото Баскервил се влюбва в госпожица Стейпълтън, която живее наблизо. Мис Стейпълтън живее в къща в блатата с брат си ентомолог и двама слуги, а брат й ревниво я пази от ухажването на сър Хенри. След като постави скандал за това, след това Стейпълтън идва в Баскервил Хол с извинение и обещава да не пречи на любовта на сър Хенри и сестра му, ако в рамките на следващите три месеца той се съгласи да се задоволи с нейното приятелство.
През нощта в замъка Уотсън чува женски ридания, а сутринта открива съпруга на иконома Баримор плаче. Самият Баримор и той, сър Хенри, успяват да уловят факта, че той дава свещ през нощта през прозореца, а от блатата му отговаря същото. Оказва се, че беглецът се крие в блатата - това е по-малкият брат на съпругата на Баримор, който за нея остана просто палаво малко момче. Онзи ден той трябва да замине за Южна Америка. Сър Хенри обещава да не предаде Баримор и дори му дава нещо от дрехите си. Сякаш в знак на благодарност, Баримор казва, че парче полугоряло писмо до сър Чарлз с молба да бъде „на портата в десет часа вечерта“ оцеляло в камината. Писмото е подписано от Л. Л. " В квартала, в Кумб Треси, живее дама с такива инициали - Лора Лайънс. Уотсън отива при нея на следващия ден. Лора Лайънс признава, че е искала да поиска от сър Чарлз пари, за да се разведе със съпруга си, но в последния момент е получила помощ „от други ръце“. На следващия ден тя щеше да обясни всичко на сър Чарлз, но разбра от вестниците за смъртта му.
На връщане Уотсън решава да влезе в блатата: още по-рано той забеляза мъж (не осъден). Промъквайки се, той отива в предполагаемия дом на непознатия. За негова голяма изненада той открива бележка, изписана с молив в празна колиба: „Д-р Уотсън е заминал за Кумб Треси“. Уотсън решава да изчака обитателя на хижата. Накрая чува приближаващите стъпки и пее револвера. Изведнъж се чува познат глас: „Днес е такава прекрасна вечер, скъпи Уотсън. Защо да седим в задушни? Много по-хубаво е във въздуха. " Приятелите почти нямат време да обменят информация (Холмс знае, че жената, която Стапълтън раздава като сестра си, е негова съпруга, освен това е сигурен, че именно неговият опонент е Стаплетън), когато чуят ужасен писък. Викът се повтаря, Холмс и Уотсън се втурват да помогнат и да видят тялото ... на бягство осъден, облечен в костюма на сър Хенри. Появява се Stapleton. По дрехи той взема и починалия за сър Хенри, след което с огромни усилия на волята крие разочарованието си.
На следващия ден сър Хенри отива сам да посети Стейпълтън, а Холмс, Уотсън и детектив Лестрейд, пристигнали от Лондон, лежат скрити в блатата близо до дома им. Плановете на Холмс са почти съборени от мъглата, пълзяща от страната на блатото. Сър Хенри напуска Стейпълтън и се отправя към дома. Стейпълтън пуска куче по стъпките му: огромно, черно, с парещи уста и очи (те бяха намазани с фосфоресциращо съединение). Холмс успява да застреля кучето, въпреки че сър Хенри все още е преживял нервен шок. Може би още по-шокираща за него беше новината, че жената, която обичаше, е съпругата на Стапълтън. Холмс я намира обвързана в задната стая - накрая тя се разбунтува и отказва да помогне на съпруга си в лов за сър Хенри. Тя придружава детективите в дълбините на трусата, където Стейпълтън е скрил кучето, но следи не могат да бъдат открити. Очевидно блатото погълна злодея.
За да подобрят здравето си, сър Хенри и д-р Мортимър тръгват на пътешествие по света и преди плаване посещават Холмс. След заминаването им Холмс разказва на Уотсън подробностите по този случай: Стейпълтън - потомък на един от клоните на Баскервил (Холмс предположил това по подобие с портрета на безбожния Хюго), многократно е бил виждан в измама, но той успял безопасно да се скрие от правосъдието. Той беше човекът, който покани Лора Лайънс първо да пише на сър Чарлз, а след това я принуди да откаже среща. И тя, и съпругата на Стейпълтън бяха изцяло в неговата власт. Но в решаващ момент съпругата на Стейпълтън спря да му се подчинява.
Завършил историята, Холмс кани Уотсън да отиде в операта - при хугенотите.