Der Londoner Anwalt Gabriel John Utterson und sein entfernter Verwandter Richard Enfield gehen im Winter spazieren und kommen dabei an der Hintertür von Dr. Henry Jekylls Haus vorbei. Etwas früher war Enfield dort Zeuge von Edward Hydes Gewalt gegen ein kleines Mädchen geworden.
Enfields Erzählung dieser Tat beunruhigt Utterson. Zurück in seinem eigenen Haus, zieht er Jekylls Testament hervor, das dieser bei ihm aufgesetzt hat und das ihm von Anfang an seltsam erschienen ist. Er studiert das Dokument, in dem Jekyll seinen gesamten Besitz Edward Hyde vermacht. Hyde jedoch ruft großes Misstrauen in Utterson hervor: Niemand scheint wirklich etwas über ihn zu wissen, und die, die ihn kennen, fürchten sich vor ihm.
Außerdem holt Utterson die Meinung seines Freundes Lanyon ein, der sich schon vor einigen Jahren mit Jekyll wegen eines Streits um eine wissenschaftliche Frage entzweit hat. Schließlich spricht er vor Hydes Haustür auch mit dem abstoßend wirkenden Hyde selbst, ohne jedoch Nennenswertes zu erfahren. Auch Jekyll befragt er wenige Wochen darauf zu seinem Testament, worauf dieser ihm lediglich versichert, keine Gefahr in Hyde zu sehen.
Etwa ein Jahr später im Oktober ermordet Hyde den angesehenen Bürger Sir Danvers Carew auf offener Straße in London. Utterson, der dahinter eine Erpressung oder ein Komplott vermutet, besucht zusammen mit Inspektor Newcomen Hydes Haus in Soho. Am selben Nachmittag wird er von Jekyll in seinem Laboratorium im hinteren Teil seines Hauses empfangen, wo auch Hyde öfter gesichtet wurde. Hyde verschwindet spurlos und Jekyll schottet sich nach zwei Monaten sehr plötzlich von allen Kontakten ab.
Aufgrund eines Erlebnisses, das ihn in Schock versetzt hat, stirbt Lanyon. Jekyll hat sich noch immer in sein Arbeitszimmer zurückgezogen. Als die Dienerschaft misstrauisch wird, bricht Utterson mithilfe des Butlers Poole schließlich die Tür auf. Sie finden im Zimmer die Leiche Hydes, der sich mit Zyankali selbst vergiftet hat.
Das Rätsel um Jekyll und Hyde wird anhand von zwei Briefen aufgelöst: Die beiden sind ein und dieselbe Person. Lanyon enthüllt in einem Brief, den er Utterson vor seinem Tod gegeben hat, dass er Zeuge einer Verwandlung von Hyde in Jekyll gewesen sei und aufgrund des daraus resultierenden Schocks nun im Sterben liege.
Im Zimmer befindet sich ein zweiter Brief, der ebenfalls an Utterson adressiert ist und von Jekyll stammt. Er offenbart darin, dass er seine schlechten Charakterzüge nicht in Einklang mit seiner sonst guten Persönlichkeit bringen kann. Daher will er beide Seiten durch eine Droge voneinander trennen. Dies gelingt ihm allerdings nicht wirklich, denn Hyde ist zwar vollständig böse, Jekyll aber nicht vollständig gut. Seine schlimmen Gedanken bleiben ihm erhalten. Er kann die Verwandlungen immer schlechter kontrollieren, und als sein Vorrat des Trankes zur Neige geht, verwandelt er sich unwiderruflich in Hyde. Zum Schluss tötet sich Hyde aus Angst vor der Todesstrafe für den Mord an Carew selbst.
