小川醫生這兩年來不斷收到未署名的錢和玩具，實在是不知道來歷，于是前往毛利偵探事務所求助。在柯南的提示下小五郎推理出玩具其實是中古品，而小蘭也因此開始懷疑起柯南的身份。在前往小川醫生工作的醫院調查過程中看到柯南翻閱病例的小蘭對柯南的懷疑也進一步加深。最終柯南在千鈞一發之際成功解救了小川醫生的孩子。而柯南也成功化解了小蘭的懷疑。

小五郎帶著小蘭等人去京都參朋友的婚禮，在新干線上柯南看見了兩名可疑黑衣男子，他利用阿笠博士送他的眼鏡竊聽到了不得了的事情——這輛新干線上有炸彈并且即將爆炸，眼看黑衣人離開新干線，柯南只能憑自己找到那只裝有炸彈的黑皮箱，鎖定了炸彈所在的車廂后，柯南對車廂里的四人進行試探，卻毫無頭緒，關鍵時刻元太的一句話提醒了他。

小蘭找來醫生時，卻發現柯南不見了，她四處尋找來到了犯罪現場，而服部已經開始了對兇手的指認，兇手就是死者的父親利光，他本人也主動承認，這時，工藤新一出現，他推翻了服部的推測，并對兇手重新指認，服部甘愿認輸，警方帶走兇手后，工藤因心痛難耐顧不上和小蘭說句話就躲了起來變回柯南，休息了三天后，他意識到老白干是讓他恢復原形的方法。

小五郎錄制全日本偵探社的錄制節目時，制作人諏訪被射殺，主持人松尾的嫌疑最大，因為他是射擊高手，并且他曾在播放偵探短片的四分鐘內離開過攝影棚，但柯南怎么也想不明白，他是如何在這么短的時間內往返于九樓和四樓之間，在了解了大樓構造后，柯南終于明白了兇手的伎倆，他麻醉了小五郎并借來攝像機，向全國實況轉播了小五郎的推理秀。

柯南為保護小蘭扭傷了腳，為安全考慮，大家決定集中到餐廳等待天亮。突然屋內停電，黑暗中，繃帶怪人再次出現攻擊小蘭，但被小蘭躲開。柯南根據目前找到的線索，確定兇手就是電影社部員中的其中一人，在想通了兇手為何多次襲擊小蘭的原因后，他將園子麻醉，借助園子之口，道出真相和兇手。