阿笠博士帶柯南和少年偵探團(tuán)去伊豆的海水浴場(chǎng)游玩，無意中聽到了當(dāng)?shù)氐臐O夫下條和吉澤與新加入的漁夫荒卷的爭(zhēng)吵，雙方還約定晚上8點(diǎn)餐廳里見。但荒卷卻遲遲沒有出現(xiàn)最后被發(fā)現(xiàn)死在了沙灘上。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查之時(shí)柯南發(fā)現(xiàn)船上留下的紐扣的疑點(diǎn)，而死者滿是劃痕的手機(jī)使柯南發(fā)現(xiàn)了犯人的真實(shí)名目，但是犯人的殺人動(dòng)機(jī)又是什么呢？

大家小心翼翼的吃完晚餐后，這具代替主人的假人偶再次開口并講述了四十年前在這棟別墅中所發(fā)生的慘案，而他的目的則是讓悲劇重演，這時(shí)，大上祝善當(dāng)著大家的面中毒死亡，而和小五郎、茂木一起開車去察看吊橋狀況的千間也因車子爆炸而生死未卜，返回別墅之后，柯南、小五郎和茂木在鋼琴房中發(fā)現(xiàn)了很多線索，然而卻突然響起了槍聲，三人趕到時(shí)，白馬探已經(jīng)死亡，隨后，槍田郁美的尸體也在電腦房被發(fā)現(xiàn)。

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓(xùn)服部，之后他又遇到了當(dāng)時(shí)在二館外的學(xué)生，據(jù)目擊人說所，案發(fā)時(shí)他們?cè)吹揭粋€(gè)頭戴面具，身背護(hù)具袋的人進(jìn)出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時(shí)，柯南等人也趕到了比賽會(huì)場(chǎng)，聽了警察對(duì)案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發(fā)現(xiàn)服部早已將兇手制服。

柯南在垃圾桶里發(fā)現(xiàn)了被丟掉的便簽紙，客房服務(wù)員也說自己曾在門外發(fā)現(xiàn)了一張寫有奇怪內(nèi)容的字條，這時(shí)，警方說在兇器電話線上發(fā)現(xiàn)了小五郎的指紋，案件的偵破進(jìn)入了死胡同，兇手到底是誰呢？妃英理隨意的一句話提醒了柯南，沒錯(cuò)兇手就是那個(gè)人！得知了真相以后，柯南、妃英理和警方聯(lián)手將兇手引入到他們?cè)O(shè)下的陷阱之中。

佐藤警官推理出小倉原本逃脫的計(jì)劃，柯南指認(rèn)出進(jìn)入廁所的關(guān)鍵的三人。在調(diào)查了三名嫌疑犯以及攜帶物品之后柯南解析出犯人的犯罪手法和遺留的證據(jù)。在“沉睡小五郎”的推理下指出了刀子方向的不自然方向套出了犯人的口誤。雖然兇手一再否認(rèn)，但隨聲攜帶的報(bào)紙成為了逃不掉的鐵證。在罪犯逃跑的過程中被高木警官一罐子擊暈，案子最終成功告破。