К Шерлоку Холмсу обращается доктор Джеймс Мортимер, сельский врач прихода Гримпен в английском графстве Девоншир. Его пациент, баронет сэр Чарльз Баскервиль, некоторое время назад умер при загадочных обстоятельствах. В роду Баскервилей, издавна живших в родовом поместье Баскервиль-Холл вблизи Гримпенской трясины - обширной сильно заболоченной местности - из поколения в поколение передаётся семейная легенда о призрачной собаке, которая преследует всех Баскервилей на болотах Гримпенской трясины по ночам. Согласно легенде, впервые призрак появился для того, чтобы покарать одного из Баскервилей - беспутного Хьюго, жившего в XVII веке, и с тех пор он периодически напоминает о себе загадочными смертями представителей рода Баскервилей.
