קונאן דויל כתב את הרומן בגיל 27. במהלך התקופה שבה התמחה ברפואה באנגליה הוא הספיק לפרסם מספר סיפורים קצרים במגזינים של אותה תקופה, כגון "לונדון סוסייטי". הסיפור נקרא במקור "סליל החוטים המסובך", ולבסוף פורסם על ידי הוצאת וורד, לוק ושות' ב-1887, לאחר שנדחה מספר פעמים.
קונאן דויל קיבל 25 לירות שטרלינג עבור זכויות היוצרים שלו. הסיפור יצא כספר ביולי 1888 ואביו של קונאן דויל, צ'ארלס, היה המאייר. המהדורה השנייה של הספר הופיעה שנה אחת לאחר מכן ואוירה על ידי ג'ורג' האצ'ינסון. ב-1890 יצאה לאור המהדורה האמריקנית של הסיפור בהוצאת ג'יי. בי. ליפינקוט. במשך השנים שעברו מאז הספר פורסם במהדורות ותרגומים רבים נוספים.
הסיפור, והדמות הראשית בו, לא זכו בהתחלה לתשומת לב מהציבור. כיום ידוע על קיומם של עשרה עותקים בלבד של המהדורה הראשונה ומחירם גבוה ביותר. למרות שדויל כתב 56 סיפורים קצרים שהולמס כיכב בהם, חקירה בשני הוא אחד מארבעה רומנים ארוכים בלבד שנכללים בקאנון המקורי.
בעקבות הרומן הזה פורסם ב-1890 רומן נוסף בשם חותם הארבעה.
הולמס נחוש לפתור את המקרה למרות העובדה שלא יקבל על כך קרדיט. הולמס הוגה תוכנית המתבססת על טבעתנישואים שנותרה בזירת הפשע. לאחר שפרסם מודעה בעיתון, בה ביקש מבעלי הטבעת ליצור איתו קשר, מבקרת את הולמס אישה זקנה הטוענת שהטבעת שייכת לה. הולמס עוקב "אחריה" אולם היא מצליחה להתחמק ממנו (בסופו של דבר מתברר כי מדובר בגבר בתחפושת).
לאחר מכן מבקר את הולמס אחד מבלשי המשטרה שהופקדו על התיק, וטוען כי התעלומה נפתרה וכי הרוצח נעצר ונכלא. לאחר שהבלש מסיים להסביר כיצד הוא פתר את המקרה, מגיע בלש שני (לסטרייד) ומודיע שהתרחש מקרה רצח נוסף – וכעת ברור שהעצור שבידי המשטרה הוא חף מפשע. בנקודה זו של הסיפור המשטרה מבולבלת מאוד ושני הבלשים הגיעו למבוי סתום.
באמצעות התגובה שקיבל על המודעה, הולמס מודיע כי הוא עצמו פתר את תעלומת הרצח וכי הוא מתכוון לעצור את הרוצח בתוך זמן קצר. הולמס מעמיד פנים שהוא אורז חפצים שונים עבור טיול, ומבקש מנהג הכרכרה לבוא ולעזור לו להעמיס את המטען. אולם, כאשר הנהג נכנס לדירתם של הולמס וווטסון, הולמס שולף את האזיקים שלו ועוצר את הנהג. הולמס אומר בגאווה: "רבותי... הרשו לי להציג בפניכם את מר ג'פרסון הופ, הרוצח של אנוך דרבר וג'וזף סטראנגרסון".
החלק השני של הסיפור, הנקרא "ארץ הקדושים", מתרחש בארצות הברית בקרב הקהילה המורמונית. בשלב זה מתוארת הופעתם של הדניטים כולל בריגהאם יאנג המתואר כאדם רשע. חלק זה מסופר על ידי מספר חיצוני שאינו נוטל חלק בהתרחשויות, כאשר שני הפרקים האחרונים מסופרים שוב מנקודת מבטו של ווטסון ומתארים את סיום החקירה של הולמס ואת ההסבר שלו לפתרונה. בשני הפרקים הללו מתברר הקשר בין שני חלקי הרומן. המניעים לפשע הם אהבה אבודה ונקמה.
אין זה ברור מדוע לא כתוב במפורש שהמשטרה לא חקרה את בעליו של בית בריקסטון, המקום שבו התרחש הרצח הראשון. הדלת לא נפרצה, כך שבהכרח היה מפתח לרוצח של דרבר, ולכן הבעלים של הבית נראה חשוד סביר ביותר. דבר זה היה מעלה את המשטרה (או הולמס, שגם כן התעלם מהרמז הזה) על הנתיב הנכון בדרך לפתרון התעלומה.
לא כתוב במפורש מדוע ג'פרסון הופ לא חשד כאשר הכרכרה שלו הוזמנה לרחוב בייקר 221 ב', במיוחד לאחר שזמן מה לפני כן שלח לשם חבר בתחפושת. אין זה סביר שהוא שכח את הכתובת כל כך מהר לאחר שראה את המודעה על טבעת הזהב שהתפרסמה יום קודם לכן בעיתון.
הספר מפר את מה שמאוחר יותר יהיה לאחד העקרונות החשובים ביותר של הספרות הבלשית הבדיונית. הפרה זו היא בכך שהספר לא מספק לקורא מספיק רמזים כך שתהיה לו אפשרות לפתור בכוחות עצמו את התעלומה. הפעם הראשונה שבה מוזכר השם "ג'פרסון הופ" היא כאשר הולמס מכריז עליו כרוצח (לכל היותר ניתן לדעת לפני המעצר שראשי התיבות של אחד המעורבים בתעלומה הם ג. ה.). כמו כן, אין כל רמז למעורבותם של המורמונים. אמנם לא נמצא ברשותם של הנרצחים דבר היכול להעיד על היותם מורמונים, אך למעשה דויל מטעה את הקורא, כיוון שהספרדקאמרון איננו חומר קריאה נפוץ בקרב קדושי היום האחרון. אולם, העקרונות הללו של הספרות הבלשית לא היו קיימים באותה תקופה, והספר היה בין העבודות החלוציות שהניחו את היסודות לסוגה הזאת.
למלאכי הנקמה שהפעילו טרור נגד בני משפחת פרייר (Ferrier) יש ככל הנראה כוחות מיוחדים ולכל הפחות הם מצליחים להעביר את האזהרה היומית שלהם בדרך כמעט על-טבעית. באחת הפעמים הם מצליחים להניח מכתב אזהרה בחדר השינה של ג'ון לאחר שהוא נועל את כל הדלתות והחלונות, ובפעם אחרת הוא מחכה להם בתוך ביתו לאורך כל הלילה, כאשר הוא לא שומע ורואה דבר חשוד, אך בכל זאת מוצא את האזהרה צבועה על דלת ביתו.
אי התאמות עם סיפורי הולמס מאוחרים יותר
בעלילת הספר קיימות מספר אי התאמות ביחס לסיפורים מאוחרים יותר על הולמס. דוקטור ווטסון מספר על עצמו מעט בתחילת הספר. אחד הפרטים שהוא מספר היה כי הוא פרש מהצבא לאחר שנפצע בכתף ב-27 ביולי שנת 1880, בעת שלחם באפגניסטן בקרב מאיוואנד, ועדיין יש בגופו קליע שלא הוצא. בסיפורים המאוחרים יותר נטען שהפצע הוא ברגל.
בספר הזה הולמס מוצג כאדם בעל מחשבה חד-ממדית שכל התעניינותו נתונה לדברים שיועילו לו בצורה ישירה בעבודתו כבלש, וכן שהוא מנסה בפועל לשכוח כל פיסת מידע לא רלוונטית שבטעות הובאה לתשומת לבו. בעוד שדבר זה מצליח בספר הראשון, מאפיין זה נזנח בספרים הבאים, ככל הנראה כיוון שדויל חשב שהדבר יהפוך את הולמס לדמות משעממת מדי.
בסיפורים מאוחרים יותר הולמס מתואר, באופן מנוגד לחלוטין, כאינטלקטואל רב אשכולות בעל תחומי עניין שכלל לא קשורים לעבודתו הבלשית כגון: מוזיקה, אומנות, פילוסופיה וגידול דבורים. הולמס ממשיך לכתוב מאמרים בתחומי התמחותו.
רמזים/הפניות מספרים אחרים
דויל התייחס בצורה דו-משמעית להשפעתם של ס. אוגוסט דופין (דמות שנוצרה על ידי אדגר אלן פו) ושל מסייה לקו (אמיל גבוריו) כאשר הולמס "התייחס" אליהם כאל "עמית נחות מאוד" ו"אחד שעושה עבודה גרועה", בהתאמה.
הסופר הבריטי ניל גיימן אימץ את הספר הזה כחלק מהיקום של סופר האימה הווארד פיליפס לאבקרפט. ספרו נקרא חקירה באזמרגד והמבנה של שני הספרים דומה.
הספר בטלוויזיה, בקולנוע ובתיאטרון
ב-1914 אישר קונאן דויל למפיק ג'ורג' ברטהולד סמואלסון להפיק סרט המבוסס על הסיפור. את הולמס גילם השחקן ג'יימס בראגינטון, והיה זה האדם הראשון שהתמודד על התפקיד שמעולם לא היה לו ניסיון כשחקן (למעשה, סרט זה היה היחיד שבו השחקן הופיע). הסיבה להעסקתו כהולמס הייתה דמיונו לאיורים שהופיעו במהדורה המקורית של הספר. לרוע המזל, כיוון שהסרטים האילמים בתקופה זו הוכנו על חומרים לא טובים שלא מחזיקים מעמד, לא נותרו עותקים של הסרט המקורי. הצלחתו של הסרט אפשרה את הפקתו של סרט נוסף המבוסס על הספר באותה שנה, אך הפעם היה זה השחקן פרנסיס פורד שגילם את הולמס. גם מהסרט הזה לא נותרו עותקים.
ישנם מעט עיבודים מלאים לספר, והידועים שבהם הם סדרת הטלוויזיה שיצרו פיטר קושינג ונייג'ל סטוק והפרק בתוכנית רדיו של ה-CBS על ספרי תעלומות. מקרה נוסף הוא הפרויקט של ברט קואלס שבו קלייב מריסון גילם את הולמס ומייקל ויליאמס את ווטסון. ב-1984 הסיפור עובד לסרט מצויר על ידי חברת סרטי בארבאנק, שבו פיטר או'טול מדבב את הולמס.
בשנת 2010 נוצר על סמך ספר זה הפרק הראשון במיני-סדרה הבריטית "שרלוק", הממקמת את שרלוק הולמס וד"ר ווטסון במאה ה-21, תוך רמיזות לעלילה המקורית של דויל.
^ארתור קונן דויל, "שרלוק הולמס - כל הסיפורים חלק א'", "תעלומת עמק בוסקומב", הוצאת מחברות לספרות, 2010, עמוד 78, "חיי הצבא באפגניסטן לימדו אותי, לפחות, להיות נוסע זריז ומיומן. צורכי היו פשוטים ומעטים, וכעבור זמן קצר מזה שנקבתי, כבר ישבתי בכרכרה שכורה ומזוודתי לצדי".
^ארתור קונן דויל, "שרלוק הולמס - כל הסיפורים חלק א'", "הטקס של בני מסגרייב", הוצאת מחברות לספרות, 2010, עמוד 335, "שירותי הקשה והפרוע באפגניסטן, בנוסף על נטייה בוהמית הטבועה בי, גרמו לי לנהוג ברשלנות יתרה שאינה יאה לאיש רפואה".
^ג'ון לה קארה, "הקדמה:אחד ממספרי הסיפורים הגדולים בעולם, או למה אנחנו אוהבים את קולו של ווטסון", מתוך הספר "כלבם של בני בסקרוויל, ועוד סיפורים", מאת ארתור קונן דויל, הוצאת אריה ניר, 2008, עמוד 7, "ד"ר ווטסון אינו כותב אלינו, אלא מדבר אלינו, בנימוס אדוארדיאני, לצדה של האח המבוערת. קולו אינו עצור ואינו מאולץ. הוא צלול, נמרץ והגון, קולו של בריטיקולוניאלי תכליתי ולא מעונב, שמרגיש בנוח עם עצמו. בעל הקול הוא איש העולם הגדול. איש משופשף שלא טמן ידו בצלחת. אבל הוא שימר את תמימותו. הוא בחור כארז, ידיד אמת, עשוי לבלי- חת, מלח הארץ. כל הקלישאות הולמות אותו. אבל הוא עצמו אינו קלישאה".