博文館の探偵小説雑誌『新青年』で、1925年（大正14年）の8月増刊号に掲載された。同年大正14年の6月 に大阪府北河内郡守口町（現在の守口市）の自宅で執筆された作品である。

乱歩は1917年（大正6年）に鳥羽造船所電機部（現シンフォニアテクノロジー）に就職したがこの時会社をサボって社員寮の押し入れに隠れて寝ていた経験と、守口町の自宅の屋根裏に侵入し徘徊した経験から着想を得た。乱歩は当初庶務課へ配属されたが、技師長が乱歩を気に入り本来の業務ではなく地域交流の仕事に回され、無断欠勤してもとがめられないなど自由に行動していたという。

本作が執筆された1925年は『D坂の殺人事件』を皮切りに乱歩が専業作家として歩み始めた年で、森下雨村の好意により『新青年』誌上で6ヶ月連続掲載を受け持ったが、2作目の『心理試験』で既に種が尽きていたと言い、4作目の『赤い部屋』を除けば酷い状態で、特に『黒手組』（3作目）や『幽霊』（6作目）は駄作や愚作とまで言い切っている。本作の執筆はまさにその苦境の只中にあり、さらに父親が末期の喉頭癌を患い、三重県山中の行者祠を治癒嘆願にすがり、祠のそばの空家を買って夫妻で住み込んでいて、乱歩は時折この家に通って親の世話をしていた。執筆に詰まっていた乱歩は締め切り日にもちょうどこの家に来ていて、古畳に腹ばいになって結末を書いたと言い「書き上げて了った時はペチャンコになってしまって、もう俺は駄目だと悲しんでいた」「間に合わせなメチャメチャなものだった」「（着想そのものに魅力を感じて執筆したので）犯罪発覚の論理性は取ってつけたようなものになった。論理探偵小説としては不合格かもしれない」と回顧している。実際、後述のようにその探偵小説としての厳密性は酷評されたものの、その着想や犯人の心理描写が高く評価されて案外好評であったために、「またいい気になって次の小説を書き出したという思い出がある」と語っている。

当初本作は、乱歩が温めていた「天井裏に潜んだ犯罪者が節穴から発砲して殺人を成功させる」という推理小説のトリックが原案となっている。が、論理的に無理があり、実用にならないと放置していたが、「種のない苦しまぎれに、あきらめ悪くネチネチと考えていたら、徐々に変形して結局『屋根裏』が出来上がった」という。この案と、自身が鳥羽造船所勤めだったころに会社をサボって押し入れに隠れ、天井裏の散歩を妄想していたことを結び合わせることで、乱歩は本作を書く気になった。大阪に住まいを移した乱歩は、自宅の屋根裏を実際に覗いてみて、その光景を半時間も楽しんだという。平林初之輔からは「自分の家の天井裏を歩き回って、その体験談を小説にした作家なんて、古今東西に例がないだろう」と、不思議な作家であることを強調されたといい、乱歩自身も「古い読者の記憶に残っている作品の一つだから、私の代表作の短編集には、いつも入れている」と語っている。ただし、「西洋の住居には屋根裏がないだろう」との判断で乱歩は本作を英訳短編集には加えなかった。

本作で殺人手段として節穴から毒薬を垂らす手法が描かれるが、節穴と被害者の口とが垂直線上につながる状況の説明が難しく、これは乱歩も「困ったところ」と述懐しており、各方面から批難と助言を受けたという。また甲賀三郎からは作中の塩酸モルヒネの量では致死量に足りないと指摘を受けている。

郷田三郎は学校を出ても定職に就かず、親の仕送りを受けて暮らしている。酒、女をはじめあらゆる遊戯に興味を持てず、退屈な日々を送り、下宿を転々としていた。ここで郷田は友人の紹介で素人探偵の明智小五郎と知り合い、「犯罪」に興味を持つようになる。浅草公園で、戯れに壁に白墨で矢印を描き込んだり、意味もなく尾行してみたり、暗号文をベンチに置いてみたり、また労働者や乞食、学生に変装してみたりしたが、ことさら女装が気に入って、女の姿できわどい悪戯をするなど、「犯罪の真似事」を楽しみ始めた。

3カ月ほどして「犯罪の真似事」にも飽きた頃、郷田は新築の下宿屋、「東栄館」に引っ越した。明智と知り合ってから1年以上が過ぎ、郷田は再び空虚な時間を持て余していた。ある日郷田は偶然に、押し入れの天井板を外して屋根裏に入れることに気付く。その日から、郷田の「屋根裏の散歩」が始まった。屋根裏は各部屋の仕切りがなく、節穴から同宿人たちの私生活が筒抜けだった。郷田は他人の秘密の盗み見にすっかり夢中になってしまう。ある日、郷田は虫の好かない歯科医助手の遠藤が節穴の真下で口を開けて眠っているのを見ているうちに、遠藤がかつてモルヒネで心中を図ったと語っていたのを思い出し、節穴からモルヒネを垂らして遠藤を毒殺することを思いつく。遠藤の部屋からモルヒネを盗み出した郷田は、実行を迷っているうちに、節穴の真下に口が来る場合はむしろ少ないことに気付き思いとどまるものの、毒薬を持ったまま遠藤の動静を探り続ける。その後、再度節穴と口が一直線上に並ぶ場面に出くわした郷田はモルヒネを遠藤の口に落とし殺害、節穴から瓶を落として穴を塞ぎ、遠藤の死は自殺として処理される。

3日後、明智が遠藤の事件を調べに東栄館を訪れる。明智は自殺するつもりの遠藤が目覚ましをかけていたこと、几帳面な遠藤がモルヒネの瓶を雑に扱っていたこと、遠藤の死んだ日から郷田が煙草を吸わなくなったことをもって、もともと犯罪嗜好のあった郷田が遠藤を殺したものと推理する。屋根裏から登場し、架空の証拠によって郷田に自白させた明智は、郷田がもう自首を決めているから警察には知らせないと言って去る。モルヒネの瓶が煙草入れに落ち、中身が煙草にこぼれたところを見ていた郷田は、そのため無意識に煙草嫌いになっていたのだった。

• 1962年、『ミステリーベスト21』（NET）の一つとして放送された。
• 1970年、『江戸川乱歩シリーズ 明智小五郎』（東京12チャンネル）の10話として放送された。
• 1988年、土曜ワイド劇場『江戸川乱歩の美女シリーズ』（テレビ朝日）にて「日時計館の美女」として放送された。
• 2016年、『シリーズ・江戸川乱歩短編集　1925年の明智小五郎』（NHK BSプレミアム）において放送された（後述）。

• 1986年、『青春アニメ全集』（日本テレビ）

• 光文社文庫『屋根裏の散歩者』
• 新潮文庫『江戸川乱歩傑作選』
• 角川ホラー文庫 『屋根裏の散歩者 江戸川乱歩ベストセレクション3』
• 集英社文庫『明智小五郎事件簿 1』平山雄一・編（2016年）

• 『陰獣』 - 江戸川乱歩が1928年（昭和3年）に発表した作品。謎の猟奇小説家大江春泥の小説「屋根裏の遊戯」など、本作がセルフパロディとして登場する。
• 『屋根裏の散歩者』 - 有栖川有栖の短編でオマージュ作品。作家アリスシリーズ。短編集『ロシア紅茶の謎』に収録。
• 『地獄』- アンリ・バルビュスの小説（1908年）。宿屋の隣室の人々を壁の穴から覗く男の話。
• 『美少年シリーズ』 - 3巻は『屋根裏の美少年』。当シリーズのタイトルは江戸川乱歩の作品名から取られている。

• 江戸川乱歩 (2004), 江戸川乱歩全集1巻 屋根裏の散歩者 (全集 ed.), 光文社, ISBN 978-4334737160 
• 江戸川乱歩 (2006), 江戸川乱歩全集28巻 探偵小説四十年（上） (全集 ed.), 光文社 
• 江戸川乱歩 (2006), 江戸川乱歩全集29巻 探偵小説四十年（下） (全集 ed.), 光文社