和笹本小姐一起晨跑的高木警官在路上撿到了一個皮包，打開之后里面竟是3千萬的巨額鈔票，沒過多久鈔票的失主平沼先生便來到了警局。經過調查之后高木警官發現平沼先生丟錢的時間有所出入，仔細觀察后的柯南得出了結論，平沼先生是在早上故意將錢放在路上，而他想把錢交給的則是有著晨跑習慣的笹本小姐，但他的用意卻讓眾人很困惑。

毛利偵探事務所突然出現了一個帶著手槍和炸彈的男子，他將小五郎、小蘭和在之前案件中結識的小蘭的新同學世良真純都挾持成人質。這個名為沢栗熏的男子是一個月前在溫泉旅館自殺的推理小說家沢栗未紅的哥哥，他因為不相信妹妹的死是自殺，因此前來要求沉睡的小五郎替他解開案件背后的真相，而他所帶來的三位女士也正是他懷疑的對象，他揚言找到真兇后自己將會與對方同歸于盡，面對如此棘手的案件，柯南該如何解決平安救人質？

社長夫人就好像是在簽名的時候被默默溜進來的幽靈毒害了一樣，就像是寄給服部奇怪信件的人類擅自虛構出來的不正常的存在所下的毒手。門把和拖鞋上所撒的毒粉只是掩人耳目的手段，而饑餓的玉郎也是因為賈斯特羅錯覺選擇了有毒的蛋糕，和高木警官的對話后柯南和服部已經知道了兇手的辦案手法，但他們現在依然缺少決定性的證據。

被襲擊的迫田暈倒前指向了小蘭，擁有空手道段數的小蘭被懷疑，尋找到目擊證人的柯南還從飾演過蝴蝶夫人的兩位演員身上找到了小蘭飾演角色的原型，而劇本內第二起殺人事件的死亡訊息也不知道蘊含著什么意義。案件變得更加撲朔迷離，擁有犯罪嫌疑的人越來越多，而在案件還沒解決的情況下又有人遭到了襲擊。

八號車廂里的殺人事件已經偵破，而有希子與苦艾酒的對峙還沒有結束，在八號車廂制造火災假象后等待著小哀的是波本。與苦艾酒所計劃的一樣，隨著列車的爆炸苦艾酒的任務也告一段落，正在品味勝利成果的她卻又看到了和少年偵探團一起的小哀，這一切的背后還有所隱藏，前來協助柯南的究竟是何方神圣？