在東京的松陰神社，少年偵探團及時救下了被男子襲擊的小早川公子小姐，為了尋找她爺爺藏起來的足以買下國家價值連城的寶藏，大伙一起前往她的老家津和野在中途的新山口車站，遇到了自稱是公子小姐的朋友川子茂先生，但柯南和灰原注意到這并非他的真名，到達之后，他們又發現了新的暗號，順著線索來到了萩市，沒想到襲擊公子小姐的人那些人將灰原、光彥和公子小姐帶走。

對三天后即將失效的殺人案兇手不斷發出挑釁言論的犯罪心理學家平棟堂次，在自己家中遭到殺害，兇手在他的背上刻下了Z字型傷痕。為找尋更多的線索，柯南等人跟著高木警官來到了二十年前的受害人家中詢問相關案情，雖然只得到了零星線索，但柯南卻將它們串聯起來并發現了共同點，那就是這四名被害者或許是一起打麻將的牌友，于是，高木和柯南等人決定順藤摸瓜，逐一調查他們可能去過的麻將館。

服部打電話告訴柯南雖然沒有查到水無憐奈的過去，但是找到了關于神秘轉學生本堂英祐的事情，于是，柯南根據服部所提供的情報和阿笠博士、灰原來到了據說有英祐父親照片的模型店店長的家中，可是，店長卻發現柯南要找的照片突然不見了，并且根據房中所留下的痕跡來看，柯南斷言一定有人曾入侵過這個房間。

小五郎帶著小蘭和柯南一起去美容院接妃英理吃飯的途中聽到了奇怪的聲音，停車后，他們發現格斗家永作司朗的尸體躺在垃圾堆中，警方立刻趕來調查，他們發現死者的脖頸部位有許多細小的毛發,由此推斷永作司朗死亡之前可能在剪頭發，這時，給妃英理做頭發的美容家葉坂皆代說自己曾和死者是戀人，于是一行人又到她的美容院查看，雖然她有殺人的動機和嫌疑但與此同時她也有不在場的證明。

放課后，小林老師神神秘秘的讓同學們都離開教室，待大家午餐完畢返回教室，卻發現黑板上留有一張“怪人二百面相”的字條，柯南一眼就看穿了這個江戶川亂步迷老師的意圖，之后，同學們又紛紛從自己的抽屜里找到了數字和篩子的圖紙，柯南輕松看出暗號的所指，就在他要揭秘時卻被廣播叫走，解謎的重任就交給了1年B班所有同學，沒有柯南的幫助，他們能否解開暗號找到老師呢？