Hogy hívták 1891-ben James Bondot? Természetesen Sherlock Holmesnak. A legendás mesterdetektív, aki közelharcban legalább olyan verhetetlen, mint logikus gondolkodásban, élete legnagyobb problémájával kerül szembe. Ő és hű társa, doktor Watson Lord Blackwood nyomába vetik magukat. Ha nem leplezik le időben, az az egész Brit birodalmat megrázhatja.
A XIX. században vagyunk. Sherlock Holmes, a kiváló megfigyelőképességgel rendelkező diák találkozik Watsonnal, az iskola új tanulójával. Holmes és barátnője, Elizabeth megpróbál összefüggést keresni a megmagyarázhatatlan és látszólag nem összekapcsolható öngyilkosságok sorozata között. Ilyen eset a megboldogult Waxflatteré is, aki Elizabeth nagybátyja volt és egyúttal Holmes tanára. A nyomok London ködös utcáin keresztül, a háztetőkön át egy különös vallási szekta sötét és titokzatos világába vezetnek.
Dartmoor környékén - a családi legenda szerint - évszázadok óta kísérti a Baskerville családot a "sátán kutyája". Sir Charles hirtelen halála után annak orvosa, Dr. Mortimer, Sherlock Holmes segítségét kéri a titokzatos haláleset miatt, és az örökös, Sir Henry védelmében. A híres nyomozó kezdetben mesének hiszi a "sátán kutyájá-"nak történetét. A dartmoori lápvidéken folytatott kutatásai azonban megdöbbentő titokra derítenek fényt.
Roland Carstairs felkéri Sherlock Holmest és hű csatlósát, dr. Watsont, hogy tartsanak vele és az édesanyjával egy Londonból Edinburghba tartó vonatúton, és akadályozzák meg azt, hogy valaki ellopja azt a felbecsülhetetlen értékű gyémántot, amely szintén velük utazik. Puszta elővigyázatosságból Holmes egy másolatra cseréli az ékkövet, a tragédiát azonban így sem tudja megakadályozni: egy óvatlan pillanatban egy ismeretlen tettes végez Rolanddel és a hamisítványnak nyoma vész. Az elkövető az utasok között lesz, és Holmes gyanítja, hogy a tolvajláshoz Moriarty professzor könyörtelen jobbkezének, Sebastian Moran ezredesnek is köze lehet.
Nagy a kereslet az árverésen a dartmoori börtön egyik rabja által készített zenélő dobozokra. A probléma csak az, hogy a boldog vevők hamarosan holtan végzik, a dísztárgyaknak pedig lába kél. Sherlock Holmes - oldalán hűséges segítőtársával, Dr. Watsonnal - mint mindig, most is jó nyomon jár: szerinte a zenedobozok kódolt üzenetet rejtenek, amelyből pontosan megtudható, hová rejtettek el egy mesés vagyont érő zsákmányt.
Sherlock Holmes Svájcból csempészik ki egy feltalálót, mielőtt új fegyvere a németek kezébe kerülne. Azonban hiába jutnak vissza Angliába, ott sincsenek biztonságban, és az ellenségnek maga Moriarty, Holmes nemezise játszik a kezére.