毛利收到的信件上寫著有人要殺害美術館館長的內容，前去拜訪的柯南等人目睹了好幾次差點讓館長喪命的危機。而今天前來拜訪的赤座先生已經被殺害，懷疑壬生小姐行跡可疑的柯南和小蘭正準備親自聯絡警方的時候卻遭到了襲擊，美術館里的三個員工是共犯，而館長現在將要面臨危險。

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。

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。

從火災現場逃出來的柯南等人看到的是跪坐在地上的初穗，想要殺害館長的三人卻反被殺害，而初穗承認自己失手將想要對館長下手的姐姐殺死，看到現場遺留的物品后柯南有了線索，這并不是一起單純的正當防衛，在這個事件的背后還隱藏著不為人知的真相，隱藏在能面背后的真正兇手到底是誰？

經過調查警方并未在拉面里發現毒物反應，反而在被害者的衣服內側以及他隨身攜帶的物品中發現毒物，據拉面店老板說這也可能是西津打算逼走他們而準備放在拉面里的毒藥，不想卻害死自己的意外事故，這種說法得到了目暮警官的認可，就在他準備以自殺或意外結案的時候，暗中觀察而看透真相的柯南將小五郎麻醉道出真相。