這天小五郎帶著柯南和小南外吃吃飯，回家的途中遇到故意向須坂和中北的汽車，柯南用自己的充氣足球阻止了再次撞向兩人的汽車。作為答謝片寄邀請小五郎一行來到家里，而小五郎他們在門口碰到了發生口角的野笛和荻人。柯南和中北一起在院子里玩耍時發現倒地身亡的片寄爺爺！而在調查過程中須坂拿出了老爺讓保管的鑰匙，而盒子里留下的卻是一封暗號信。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

警方將犯案嫌疑鎖定在三個人身上，偵訊中警察發現他們都對唯利是圖的死者恨之入骨，之后，小林老師魂不守舍的聽完了其中兩人的錄音但表示這都不是兇手的聲音便匆匆離開了警局。次日，白鳥警官主動來到帝丹小學向誤會他的小林老師表明心跡，不想卻遭到了拒絕，當晚，情緒低落的小林老師一人在學校值班，然而，危險卻悄悄向她逼近……

游戲公司社長的恩田和美遭到兇手槍擊身亡，小流氓大嶺良介涉嫌重大因此被通緝，他在購物中心劫持一名少女作為人質正打算逃跑時，被柯南發現，他成功救出了女孩但自己卻成為了新人質，大嶺驅車擺脫了警方的追擊，帶柯南來到一處地下室躲藏，期間，柯南試圖逃跑卻遭到不明人士的槍襲，所幸大嶺出手相救，柯南開始懷疑這個為自己負傷的人是否真的是殺人犯，或許這起殺人案的背后還隱藏著不可告人的內幕！

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網。