События картины происходят в 1889 году. К Шерлоку Холмсу и доктору Ватсону приходит сельский доктор Мортимер, накануне посетивший квартиру сыщика в его отсутствие и забывший там свою трость. Мортимер рассказывает легенду о собаке Баскервилей, адской гончей, которая несколько веков преследует род Баскервилей из Девоншира, и сообщает о таинственной смерти сэра Чарльза Баскервиля - хозяина поместья Баскервиль-Холл. В газетах пишут, что смерть Чарльза Баскервиля вызвана сердечным приступом, якобы он был очень нездоров, но Мортимер не верит ни одному их слову, так как недалеко от тела усопшего он обнаружил следы огромной собаки. Более всего доктор обеспокоен за Генри Баскервиля, племянника и единственного наследника Баскервиль-Холла, только что прибывшего из Канады. Заподозрив в этой истории неладное, Холмс решил заняться этим делом.

В Баскервиль-Холл на помощь сыщикам прибывает инспектор Лестрейд. Вечером у дома Стэплтонов трое организуют слежку. Ватсон видит, что Джек Стэплтон перед самым уходом сэра Генри уже выпустил пса - огромного дога с обмазанной фосфором мордой. Собака нападает на Генри и чуть не загрызает его, но Лестрейд несколькими выстрелами убивает пса. Стэплтон же скрывается. В его доме сыщики проводят обыск, находят связанную Бэрил и приводят её в сознание. Женщина говорит, что Джек может скрываться только в центре Гримпенской трясины, где он держал пса. Там Холмс обнаруживает все улики: украденный для натравливания собаки ботинок сэра Генри, останки пса доктора Мортимера Снуппи, а также фосфор. Раздаётся выстрел, и начинается перестрелка со Стэплтоном. Спасаясь от погони, Стэплтон тонет в трясине.