W majątku Baskerville Hall ginie tajemniczo właściciel, sir Charles Baskerville. Według legendy krążącej od dziesięcioleci pośród członków rodziny jego śmierć jest wynikiem klątwy, jaka spadła dawno temu na cały ród. Była ona efektem zbrodni i gwałtów, jakich dopuszczał się jeden z Baskerville'ów, sir Hugon. Od jego czasów rodzinę prześladuje ponoć piekielny czarny pies, który zionie ogniem z pyska i zabija każdego Baskerville'a po kolei. W tę historię nie wierzy jednak doktor Jakub Mortimer, przyjaciel dziedzica majątku, sir Henry'ego, i zleca zbadanie sprawy Sherlockowi Holmesowi.

Obok majątku mieszka przyrodnik, Jack Stapleton, i jego siostra Beryl. Sir Henry zakochuje się w niej, ale okazuje się, że Jack jest temu związkowi zdecydowanie przeciwny. Na wrzosowisku ginie ukrywający się tam zbrodniarz Selden (brat służącej sir Henry'ego), który był ubrany w marynarkę sir Henry'ego. Obok niego widać ślady łap wielkiego psa. Sherlock Holmes dochodzi do wniosku, że pies nie jest legendą, ale prawdziwym zwierzęciem, i przeprowadza śledztwo, w wyniku którego dowiaduje się, że Stapleton jest potomkiem Baskerville'ów. To on hoduje psa i zabija krewnych, mając nadzieję, że przejmie po nich majątek. Beryl zaś jest jego żoną, a nie siostrą; próbuje zmuszać ją do wystawiania dziedziców majątku na pastwę psa poprzez rzekome uwodzenie ich i umawianie się na nocne spotkania na wrzosowiskach, ale kobieta buntuje się i nie chce współpracować, za co jest przez męża bita i więziona w domu. To ona zdradza detektywowi kryjówkę Jacka. Zbrodniarz topi się w bagnie podczas ucieczki, a pies zostaje zastrzelony, gdy próbuje zaatakować sir Henry'ego i Holmesa.