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。

繼輕井澤別墅中的若松先生遇害之后，他的兒子玉郎也在東京的家中被毒殺，不可思議的是除了玉郎吃掉的那塊蛋糕意外并沒有發現其他的蛋糕上有毒。于此同時，大和敢助警官等人注意到了被殺害的若松先生浴室的瓷磚是運用了一種名為陰影鉆石錯視的會引發視覺錯覺的形狀，總算讓若松社長的死亡訊息再次顯現出來，而現實出的字母竟是SON。

為了查出監禁高木警官的地點，警方持續搜查的時候三位關系者漸漸浮上臺面，鎖定了可能是嫌疑犯的人后警方馬上進行潛入，雖然向嫌疑人澄清了事件的真相，但早已服毒的嫌犯在沒有說出監禁地點的情況下死亡。另一方面，好不容易掙脫了雙腳束縛的高木警官丟下了腳邊的布后卻發現了綁在木板下的定時炸彈。

帶走柯南的女子真名是蒲川情奈，她是被三名強盜殺害的銀行員賢也的女友，為了替賢也復仇的她一再犯下罪行。同一時間小五郎等人借助安室的推理逐漸逼近事件的真相，并馬上前往最后一位搶劫犯的住處，另外阿笠博士和世良等人也趕了過來，而柯南已經跟著情奈前往可能是最后一位搶匪的三位女性那里。

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。