柯南從無人機上墜落后便失去了犯人的線索，就在眾人一籌莫展的時候佐藤警官打來電話，她稱發現了犯人。佐藤警官上前拘捕犯人卻反被挾持，柯南和高木等人趕到后協力制服了犯人，但手提包內的1億日元卻不翼而飛。另一方面，本該被綁架的麻奈美小姐正在美術館欣賞裕之的作品，而這背后到底是誰在搞鬼？

根據死者背包中的贓物，秀一判斷該死者可能是一名搶劫犯，同時他發現還有一名嫌疑犯在逃。柯南在秀吉的幫助下帶來了三名有作案嫌疑的游客，經過秀一的推理，真相很快浮出水面，警方也順利抓獲了犯罪嫌疑人。至此，柯南終于回憶起十年前與世良初次相遇的情景，同時他也意識到，世良可能已經知曉自己的真實身份。

柯南等人在壽司店用餐時，突然有一位女士沖進來聲稱店里有人偷了自己的手包，手包內有一張中了大獎的萬馬彩。據這位女士所說，犯人的袖口上會留有自己手指上的血跡，然而經過檢查，在座的客人們并沒有人袖口上沾到血跡。此時，毛利小五郎想到自己之前撿到一張中了大獎的萬馬彩，并且中獎金額和這名女士丟失的相同，心中感到十分不安。

毛利小五郎受久須美工械廠社長的委托，調查工廠零部件被偷的案件，為了不引起職員的警惕，柯南和小蘭也一同隨行假裝參觀。在對職員們暗中調查后，行為怪異的谷崎成為毛利小五郎的懷疑對象，三人計劃在倉庫抓住罪犯的現行，不料卻發現谷崎死在了反鎖的房間里。正當案件一籌莫展時，谷崎生前研究的老鼠機器人引起了柯南的注意。

柯南確信被警察盯上的千野并不是真正的犯人，而尸體的第一發現者福田先生和催促番藤與天城協商的江崎小姐都有殺人的機會，但在調查中柯南并沒有得到這方面的線索。案件的條理逐漸明確，犯人殺死天城和番藤的目的是為了陷害千野，想起千野偶爾擔任推理小說新人獎的審查后另一條線索出現了。