Mary Reilly entra a trabajar como criada en la casa del Dr. Henry Jekyll. Ella y Jekyll desarrollan una relación y él comienza a pedirle ayuda, para consternación de su mayordomo, Poole. Jekyll está fascinado por las cicatrices que Mary lleva en la mano y el cuello, que ella le permite examinar de mala gana, explicando que son de un incidente de la infancia en el que su abusivo padre la encerró en un armario con una rata viva. El personal comienza a notar que el doctor se dedica a su trabajo a horas extrañas, lo que culmina con su anuncio de que ha contratado a un asistente, Edward Hyde, a quien se le dará el control total de la casa.

Una noche, al despertar de una pesadilla, Mary ve a Hyde salir de la casa, lo sigue y es testigo de cómo paga -con un cheque firmado por Jekyll- a la familia de una joven a la que ha golpeado salvajemente. Más tarde, Hyde se acerca a ella en la biblioteca del Doctor, haciéndole una cruda proposición y haciendo referencias burlonas a su relación con su padre. Mary se siente fascinada y repelida por él a partes iguales.

En un recado para entregar una carta de Jekyll a la señora Faraday, una madame, Mary se entera de que un sangriento lío en el prostíbulo fue causado por el señor Hyde. La Sra. Farraday llega a la casa de Jekyll, insiste en verlo y le exige más dinero por su continuo silencio. Mientras riega el jardín, Mary se da cuenta de que las luces del laboratorio se apagan e, investigando, descubre un pequeño charco de sangre en la mesa del teatro. Se va, sin darse cuenta de que Hyde se deshace de la cabeza cortada de la señora Farraday.

Mary vuelve a casa para planificar el funeral de su madre. Cuando regresa a la casa de Jekyll, Hyde la agarra en el callejón y la obliga a abrazarse; lo persigue la policía. Le dice que supone que no lo volverá a ver antes de besarla y desaparecer. Finalmente, la policía interroga a Mary sobre el asesinato de Sir Danvers Carew, amigo de Jekyll y miembro del Parlamento, y ella niega haber visto a Hyde ese día. Más tarde, Jekyll advierte a Mary que no debería haber mentido a la policía. En cualquier caso, como el asesinato público de Carew no puede ser "fácilmente barrido bajo la alfombra", Hyde debe abandonar Londres; por eso, explica Jekyll, ha sobornado y hecho jurar a Hyde que desaparecerá para siempre.

Días después, Mary se sorprende al descubrir a Hyde en la cama del doctor. Cuando ella intenta dar la alarma, él la detiene y le explica que, como cura para la depresión, Jekyll se inyecta un suero que lo transforma en Hyde, quien posteriormente se inyecta el "antídoto" para volver a ser Jekyll. Hyde dice que ahora tiene la capacidad de aparecerse sin la ayuda del suero, e intenta convencerla de que tenga relaciones sexuales con él. Mary está sorprendida y le cuesta creerlo; él la deja ir antes de volver a convertirse en Jekyll.

Jekyll envía a Poole a una farmacia para que analice una droga impura y la recree, diciéndole que es una cuestión de vida o muerte. Jekyll le pide entonces a Mary que le prepare una habitación en su laboratorio, donde piensa pasar la mayor parte del tiempo. Poole regresa, tras no haber podido recuperar una muestra satisfactoria de la droga. Mary visita el laboratorio, donde oye a Jekyll sollozar, pero se retira en silencio.

Mary hace las maletas para marcharse durante la noche, pero al salir decide visitar el laboratorio. Allí Hyde la ataca y le pone un cuchillo en la garganta, pero no se atreve a matarla. Entonces se inyecta el antídoto y Mary se ve obligada a presenciar la horrible transformación de un hombre en otro. Jekyll revela que Hyde ha mezclado un veneno con el antídoto, y luego muere en los brazos de Mary. Por la mañana, Jekyll, aunque muerto, se ha transformado en Hyde por última vez, mientras Mary se adentra en la niebla.