揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

看似自殺的案件還存在著很多疑點，現場留下的物件和快速轉臺的情況讓柯南明白了作案手法，而能夠作為決定性證據的物品還藏在真正的兇手身上。奶奶受到的訊息讓恩田的謊言不攻自破，而作為冒牌小五郎的他正處于尷尬的境地，察覺到背后隱情的柯南并不準備揭穿他，柯南還準備讓這個冒牌的小五郎展現名推理指出真正的兇手。

急著跑進偵探事務所的千葉警官拜托小五郎找人，與他在咖啡館相識的美緒小姐最近遭到了恐嚇，從廁所回來的千葉警官得知美緒小姐似乎遇到了什么事而逃回家中，四處尋找拿錯雨傘的美緒小姐時千葉警官又遭到了不明車子的襲擊。正在和小五郎他們四處尋找美緒的千葉接到了通報，而卷入殺人事件中的年輕小姐便是美緒。

以大阪發生的事件為契機，平次等人特地來到東京搜查，事件現場是一所公寓的房間，經過柯南和平次的調查后判定這是一起自殺案件，利落解決案件的柯南等人準備乘坐電梯回去時又發生了命案。乍看之下發生在眼前的是自殺案件，但柯南和平次發現了很多疑點，根據高木警官打聽的結果，柯南等人鎖定了三名嫌疑人。

在宅急便送圣誕蛋糕到阿笠博士家前，柯南等人在公園踢球消化腸胃，途中為了追把保羅咖啡廳當做根據地的貓咪，他們不小心被關進了宅急便的配送冷藏車內。想辦法離開的他們看到了貨柜里的尸體，打算向外界求救時手機又恰好沒電，拿出手邊所有東西的他們準備想辦法向外界求助。