До Шерлока Холмса звертається за допомогою доктор Джеймс Мортімер, сільський лікар. Його друг, баронет сер Чарльз Баскервіль, помер за таємничих обставин біля свого родового маєтку, що знаходиться в англійському графстві Девоншир поблизу Грімпенської трясовини. Усе вказувало на природну смерть, якби не вираз нелюдського жаху на обличчі у покійника.
У роду Баскервілів існує одна моторошна родинна легенда, яку вони передають від покоління до покоління. Легенда ця оповідає про примарного собаку, який уночі переслідує всіх Баскервілів на болотах Грімпенської трясовини. Згідно з легендою, уперше примара з’явилася для того, щоб покарати одного з Баскервілів — безпутного пройдисвіта Гуґо, що жив у XVII столітті. З того часу собака інколи з’являвся знову, щоб забирати життя у нащадків Гуґо. Диявольська примара описується у легенді як велетенський собака чорної масті, з очима, що світяться та величезною пащею. Доктор Мортімер благає детектива про допомогу, бо з Америки до родового «гнізда» прибуває останній нащадок роду Баскервілів, баронет Генрі Баскервіль, якому теж загрожує небезпека. Холмс вирішує доручити Ватсону супроводжувати сера Генрі до його маєтку та залишатися там із молодим Баскервілем до подальших розпоряджень.