妖怪倉庫是把貴重的物品放進里面就會立刻消失的倉庫，少年偵探團為了弄清真相決定一探究竟，元太他們為了讓柯南露出無話可說的表情而干勁滿滿。在調查了倉庫內部之后，柯南只看到了地板上留下的零星腳印和嵌在墻上的大算盤，除此之外別無他物。但從外面的天窗向里面看的話，就能看到堆積如山的寶物，可意外的是當再次打開倉庫的門時，里面的寶物就全都消失不見，柯南提出的天花板和地板機關的猜想被光彥等人否認，難道妖怪倉庫真的存在？

警方在將這三個嫌疑人分開偵訊之后，又在死者的包里發現了一把手槍和強盜集團百鬼夜行留下的字條，并從小島權作的秘書那里得知，他舉辦此次活動是為了尋找殺死自己愛犬的同叫小島的強盜頭目，于是柯南利用與死者相同的方法找出兇手，雖然證據被銷毀，但他巧施妙計讓兇手自己主動承認了罪行。

這天小五郎在賽馬之后來到小酒館巧遇了同樣賽馬的幾位同好。在屋外抽煙的小五郎遇到了來找他的小蘭和柯南，就在眾人回到小酒館時忽然發現酒館老板娘被刺身亡！在警方調查了酒館的幾位客人之時發現扇小姐為了挽救自己的舞蹈班向老板娘借錢的事實，而其他幾位客人也多少有把柄被老板娘抓住。柯南在勘察現場后發現了犯人的身份！

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

根據巖石上的暗號以及死者潛水表上刻意抹去的字，步美、光彥和元太三人展開了討論，雖然沒有揭示出這些信息的含義但柯南和沖矢昴卻從他們那里得到了啟示，就在與死者一起潛水的三個同伴吵鬧著要離開一角巖時，警察卻在柯南的提醒下找到了殺人犯，沒想到兇手竟然以步美為人質想要逃脫抓捕，所幸沖矢昴出手相救，然而這個成為大家英雄的人卻總給灰原一種無形的壓迫感。