Kirja sijoittuu 1800-luvun loppupuolelle, Dartmoorin alueelle lounaisessa Englannissa. Baskerville Hall on sukutila joka on ollut Baskervillen suvun hallussa vuosisatoja. Tilaan on liittynyt mystisiä tarinoita. Alueella on liikkunut vuosisatojen ajan kertomus suuresta hohtavasta koiramaisesta eläimestä joka on aiheuttanut monen ihmisen kuoleman. Baskerville Hallin omistaja on aina ollut vaaravyöhykkeessä. Kukaan ei ole oikeasti nähnyt eläintä, tarinoiden mukaan ihmiset ovat nähneet vain vilauksia siitä.
Nyt Baskerville Hallin omistaja, sir Charles Baskerville kuolee ja kuolemaan tuntuu liittyvän omituisia asioita vaikka näennäisesti kuolema onkin luonnollinen. Tohtori Mortimer, Baskervillen suvun ystävä, on vakuuttunut että Sir Charles murhattiin ja hän ottaa yhteyttä Sherlock Holmesiin ja tämän avustajaan tohtori Watsoniin. Holmes kiinnostuu tapauksesta ja alkaa selvittämään sitä.
Kirja etenee jouhevasti ja pitää lukijansa – tai kuuntelijan tässä tapauksessa – otteessaan koko ajan. Vähän omalaatuinen tilanne tulee vain kirjan lopussa kun sitä on jäljellä vielä kolmisen tuntia ja asiat ovat jo käytännössä ratkenneet. Sen jälkeen vajaan tunnin ajan Holmes käy läpi päättelyketjuja miten hän on lopulta päätynyt ratkaisuun. Viimeiset kaksi tuntia kirjasta kertoo kolmesta muusta Holmesin tapauksesta jotka eivät liity mitenkään Baskervillen koiran tapaukseen. Mutta yhtä kaikki, hyvä kirja tämä oli. Samalla tuli raksittua toinen kirja 100 kirjan lukulistalta.