大家一起去滑雪的時候，小五郎弄丟了別墅的鑰匙，三人正愁沒地兒住的時候，醫科大學的大山教授認出小五郎并邀請他們去自己的別墅，并正巧碰上了大山教授學子們的聚會，期間，中原驅車下山買下酒菜，趁這個機會大家也都各自活動，可中原回來后，卻發現大山教授被殺，柯南在現場根據教授留下的線索找到兇手。

身體變小后柯南轉入帝丹小學，并結識了步美、光彥和元太。某日，明星洋子來到毛利偵探事務所，說總感覺有人暗中監視她，為了更進一步了解真相，毛利一行人來到洋子住處，可開門后居然有具死尸橫在門口，期間柯南發現了另一名演員優子的耳環并且還注意到洋子的經紀人山岸神態怪異，洋子、山岸、優子到底誰才是真正的兇手。

這時，二樓傳來老師們的慘叫，柯南和小蘭跑上去發現下田被人勒死，柯南立即開始找兇器，但并未找到，唯一能確定的是，兇手就在中村、米原和坂井之間，接下來的搜尋中，柯南在下田脖子上發現了頭發，兇手就是那個人！可是該通過誰之口揭穿兇手呢，園子昏睡不了解案情，正值苦惱之時，他想到以工藤的的身份讓小蘭用便攜電話說出真相，而小蘭卻在得知真相后痛哭不已。

小五郎作為顧問加入了洋子拍戲的劇組，拍攝結束后，小蘭找男主角那智簽名時卻看到了他被攝影師安西威脅場景。晚上大家其樂融融的回旅館聚餐，期間妙子曾回家取東西，她的未婚夫島崎外出賣煙，回到旅館后的妙子看到外出的安西神情充滿恐懼。小蘭和洋子外出買東西的路上，發現了死在神社的安西，柯南再次展現推理頭腦，找出真兇。

放學后，光彥一伙兒聚在一起研究寬波段接受器時，無意中接聽到了一個綁架恐嚇電話，大家都很擔心這個被綁架的女孩性命，便決定根據這通電話找到女孩，柯南根據歹徒陸續打給女孩爸爸的電話，和伙伴們一步步找到了被害人和歹徒的位置，成功解救人質。