因為沒有大案辦理的夏洛克又陷入了無聊之中，非常想吸煙但約翰不許。正在夏洛克快要癲狂的時候，有一個叫亨利的年輕人來找他幫忙，夏洛克一如既往一眼就看出亨利是因為昨晚發生了什么時而搭今天早上第一班火車來找他幫忙。事實上，亨利來自巴斯克維爾地區，在那里有一個軍事基地一直被外界懷疑為在進行生化研究，外界人士揣測有一些改造基因動物被研究出來并且可能已經到了外面的世界。亨利小時候目睹了自己父親死亡的經過，他認為是一條被人為改造了基因的獵犬殺死了他的父親。夏洛克本來認為這是由于亨利的童年陰影造成的記憶扭曲而深感無聊準備送客，但卻突然改變主意要親自去巴斯克維爾破解這個獵犬之謎。　　來到巴斯克維爾的夏洛克發現，當地人都在談論關于巨型獵犬的話題，而且因為這個謎題而吸引了大批的旅客來到這個小鎮，夏洛克從一個到處攬客的當地導游那里得到了一些關于巨型獵犬的信息。另一方面亨利一直在進行心理治療但卻沒什么進展，但他新的治療卻讓他反復想起兩個單詞，自由（liberty）和里面（in）。　　夏洛克用從他哥哥邁克羅夫特哪里偷來的證件進入了巴斯克維爾的軍事基地探查情況，但并沒有發現可疑的東西，不過機緣巧合發現了曾經向夏洛克發郵件求助尋找失蹤兔子的小女孩的媽媽斯泰普頓是這個基地的一個研究員，由此夏洛克知道了這個基地確實在做一些基因工程方面的研究。夏洛克差點被發現是冒充的，一位弗蘭克蘭德博士替他們掩飾過去，博士聲稱自己是亨利父親生前的好友，是夏洛克的粉絲并且答應可以向夏洛克提供幫助。　　夏洛克和約翰去了亨利的家中，要亨利晚上與他們一起再回一次他父親遇害的山谷，約翰看到對面山谷上有燈光一閃一閃的很像摩爾斯電碼于是停下來查看，結果落在了夏洛克他們的后面。夏洛克與亨利到了充滿霧氣的山谷，果然巨型獵犬出現了，亨利被嚇壞了但夏洛克卻說自己并沒有看到匆匆離開。　　約翰在旅店的大廳里找到了坐在火爐旁邊的夏洛克，夏洛克承認自己看到了巨型獵犬并且自己感到恐懼，雖然恐懼但夏洛克的頭腦依然很清晰，在談話中夏洛克說自己沒有朋友（friends），約翰因此而感到有些失望。亨利的精神狀況越來越差，John獨自去查摩爾斯電碼的時候發現燈光是妓女的車燈，這時夏洛克要約翰去跟亨利的心理醫生莫蒂梅爾談話，想要從她那里得到一些關于亨利的問題，但卻被弗蘭克蘭德博士打斷了。　　夏洛克察覺到了約翰的情緒問題，向他解釋說自己確實沒有朋友（friends）因為他只有一個朋友（friend），并且親手泡了咖啡看著約翰喝完。這時約翰看到了被邁克羅夫特派來“休假”的雷斯垂德(魯珀特·格雷夫斯 飾)警官，約翰要雷斯垂德警官幫忙調查一個素食餐館，因為他在這個餐館發現了大量的肉類訂單，結果發現這個餐館偷偷養了一條大狗到處留下腳印冒充被改造過基因的巨型獵犬的腳印用以招攬游客，不過大狗已經死了。　　夏洛克和約翰在邁克羅夫特的幫助下再次進入了巴斯克維爾的軍事基地，夏洛克k去找少校，讓約翰在基地中檢查，約翰進入一個房間之后被鎖在了里面，隨后斷了電，他發現有幾個空的籠子在這間房子里，而且其中一個有什么東西逃出來的痕跡，他似乎聽到了大獵犬的喘息聲，于是躲進了籠子，并打電話給夏洛克說自己看到了巨型獵犬就如他所說的那樣，通體發光。夏洛克趕到了屋子里卻什么也沒有。其實這是夏洛克安排的一次實驗，他讓約翰看到了他想讓他看到的東西，因為夏洛克看到的獵犬并沒有通體發光，而他告訴約翰說會發光，結果約翰就看到了發光的獵犬，夏洛克于是進入了自己的記憶宮殿尋找答案。這時在進行心理治療的亨利向自己的治療師開了槍，所幸并沒有打中，但亨利卻被自己嚇了一跳，跑了出去。　　還在軍事基地的夏洛克推理出了少校的密碼，從而進入了秘密檔案，以魔犬（HOUND)為關鍵詞發現了一些20年前做實驗的資料。夏洛克在山谷里及時阻止了想要開槍自殺的亨利，巨型獵犬再一次出現被雷斯垂德警官和約翰開槍射中現出原形，那只是一條普通的狗。原來這一切都是弗蘭克蘭德博士搞的鬼，他一直在進行一種藥物試驗，那種藥可以使人產生恐懼和刺激，并且產生幻覺。這種要通過氣溶性擴散就隱藏在山谷的霧中。弗蘭克蘭德博士趁亂逃走了但卻不小心走進了地雷區，踩到了地雷。