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。

柯南在朋友們去圖書館做讀書報告時，警察突然來詢問圖書館職員玉田失蹤一事，館長津川表示自己也不清楚，警察做了簡單的搜尋后離開。但少年偵探團留到夜晚做深入調查，期間館長曾鬼鬼祟祟的來過一次，等他離開后，大家發現館長在利用圖書館進行販毒交易，當他們找到被館長殺害的玉田的尸體時，沒想到館長也發現了他們，少年偵探團能否順利脫險？

這個從天而降死亡的人是江源，但從領結和皮帶等細節可以看出暗夜公爵并不是江源，警察去江源房間搜查時，發現房門居然上有防盜鎖，兇手把江源推下后是怎么逃脫的？在警察對其他人偵訊時，暗夜公爵將看守江源尸體的空手道高手打昏，還出現在了柯南、小蘭和佐山面前，并完全躲開了小蘭攻擊，難道說兇手就是……

柯南和小蘭在參加天下第一夜祭時碰到了作家世井，他讓小蘭幫忙拍了幾張照片，這時，橫溝警官找到世井說他的朋友今竹被殺，大家一起趕往犯罪現場，期間，世井用自己的文稿代替今竹的交給了《文藝時代》的記者，種種跡象表明世井就是兇手，可讓人棘手的是此人有不在場證明——相機里那些照片，仔細推敲后柯南發現了其中的破綻。

兇手看似打破窗戶逃了出去，但柯南和服部發現兇手就在屋內，并且否定了兇手是老板的猜測，而剛才的停電也是人為的。期間，服部一直很在意柯南的種種反應，對柯南產生了懷疑。事件漸漸明晰，服部和柯南知曉了兇手是誰以及他殺死老板和綾子的手法。為了保護自己是工藤的秘密，柯南將服部麻醉說出真相，可讓他沒想到的是，就是這個舉動讓服部肯定了柯南就是工藤。