新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

中午，昏昏欲睡的柯南和小五郎被樓下的一聲巨響驚醒，趕到現場后發現一名駕駛摩托車的年輕人出車禍而死，他的旁邊散落著大量現金，柯南還發現了一封信和一盒裝有注射藥物的盒子，根據信的內容推斷出這是為贖一個叫堂本的人而準備的現金，警方順藤摸瓜到了堂本家，家人也都肯定了堂本被綁架的事實，柯南從女仆那里了解到堂本家的內部關系后，認定這并不是一起簡單的綁架案。

巡回劇團伊東玉之助一座再度來到米花鎮，這次演出的戲碼是《竹取物語》，然而飾演主角輝夜姬的片岡蓮華卻在公演當天被人綁架，警察也展開了緊密的搜查，柯南從歹徒傳來的影像中發現，這一切全都是蓮華一手導演，可是待柯南等人趕到囚禁室時卻沒有找到蓮華，反而看到斑斑血跡，看來在這之后她真的被人綁架了，與此同時，舞臺上的大幕也拉開了。

去趕海的柯南和小哀，阿笠博士和少年偵探團的各位，在那兒結識了悶悶不樂的大學生牛込嗣夫。后來，牛込迂的社團成員三瀨隆、八島光枝、久津梢子買東西回來。路上4人的神情十分奇怪、一吃完午飯便回去了。之后，柯南留意到牛込忘了拿耙子，當元太等人吧耙子送去給牛込趕到停車場時時卻發現了牛込已經死在車內！

放學后，小蘭在鞋柜里發現了一封情書，正當她為此而煩惱時，遇到了曾在帝丹高中上學的學姐，她說家里遭到了不明人士的入侵，可奇怪的是小偷不僅沒偷錢，反而還給她死去的丈夫上了一炷香，并且自己的日記也有被人查看過的跡象，期間學姐還談起了高中時期被自己拒絕過的男生，看過照片后，小蘭說她今天見過這個男生，之后，園子將整個事件的來龍去脈推理出來，這時，學姐說她還有一件事瞞著大家……