名前の明かされない語り手は、ウィリアム・ルグランという友人を持っていた。ルグランはユグノーの一族の生まれで、かつてあった財産を失ってからサウスカロライナ州沖のサリバン島で、召使の黒人ジュピターを伴って隠遁生活を送っている。あるとき、語り手が数週間ぶりで彼のもとを訪れると、ルグランは新種の黄金虫を発見したと言って興奮の最中にあった。あいにく当の昆虫はとある中尉に貸してしまって手元にはなかったが、その代わりと言ってルグランは語り手に昆虫のスケッチを描いて見せる。しかし、そのスケッチは語り手にはどうも髑髏を描いたもののようにしか見えない。語り手がそのことを伝えると、絵に自信のあったルグランは気を悪くし、スケッチを描いた紙を丸めて捨てようとする。しかしその前に絵のほうをチラリと見るやそこに釘付けになり、やがて紙をしまうとそれからは、何かに心を奪われたようにうつつを抜かした状態になった。様子が変だと思った語り手は、その日は友人の家に泊めてもらう予定を取りやめ、そのまま辞去する。
興奮冷めやらぬ中、ルグランはどのようにして隠された財宝を見つけるに至ったのかを説明する。あの日、ルグランが黄金虫をスケッチして見せた紙は、黄金虫を発見したのと同じ場所で見つけた羊皮紙であった。そこには一見なにも描かれていないように見えたが、ルグランが語り手に紙を手渡したとき、語り手が暖炉の近くにいたために、熱の化学反応によって隠された絵がスケッチの裏側に炙り出されていたのである。そのことに気付いたルグランは、語り手が帰った後、さらに羊皮紙を調べて、山羊（キッド）のマークからそれが海賊キャプテン・キッドの隠された財宝のありかを示すものだと直感する。なおも調べていくと、その紙には以下のような暗号が記されていることがわかった。
分析.
出版史.
日本語訳.
影響.