小五郎等人代替園子的父親鈴木史郎出席茶會。茶會舉辦的公館里有著可以變化五種顏色的池塘，池子正中建有由渡廊連接的茶室五彩庵。在等待的過程中眾人聽說了魔物的傳說。終于見到宗師青野木之后卻意外聽到這是他泡的最后一壺茶的宣言。在第二天眾人再次來到在這個有五彩傳說的茶室的時(shí)候卻意外發(fā)現(xiàn)青野木家的一家之長上吊身亡。

柯南他們接受了委托，決定去解開似乎與穿紅色夾克衫的自殺者有關(guān)聯(lián)的公文包之謎，在去葵屋旅館的途中，遇見了山村刑警于是一起前往。小五郎等人到達(dá)旅館后，卻聽說已經(jīng)有個自稱“毛利小五郎”的人先到了旅館，不久之后卻發(fā)現(xiàn)假冒的小五郎在自己的屋子里上吊死亡了。而在死者的隨身物品中有一份過期的報(bào)紙和夾在其中的頭發(fā)，在柯南的提示下小五郎解開頭發(fā)的秘密慢慢接近真相。

柯南將小五郎麻醉并召集島上的所有人，準(zhǔn)備將真相公之于眾，但遲遲未見和葉和服部的身影，在警察的催促中，柯南只好開始對整個案件進(jìn)行推理，雖然門脅和祿郎最有可能犯案但柯南卻首先排除了他們二人的嫌疑，而當(dāng)他指出真兇時(shí)，在座之人無一不感到震驚，這時(shí)，自救成功的服部及時(shí)趕到推理現(xiàn)場，更是說出了一個讓兇手都意外的事實(shí)。

備前千鶴在飯店房間里上吊，因而被眾人認(rèn)為是自殺。在柯南的啟發(fā)下小五郎發(fā)現(xiàn)千鶴是他殺的肯能性。在警方的詢問下眾人都有殺害千鶴的肯能。在調(diào)查飯店的屋頂之后柯南發(fā)現(xiàn)了犯人飛翔一般的作案手法和留下的證據(jù)。在證據(jù)面前兇手最終承認(rèn)了罪行，同時(shí)道出了和千鶴和自己弟弟的過往以及殺害她的原因。

在解開頭發(fā)的假象之后警方開始全面調(diào)查旅館。柯南推理出了犯人的犯罪手法之后提示小五郎和山村刑警發(fā)現(xiàn)報(bào)紙里登載的相撲戰(zhàn)績的秘密。之后在眾人的設(shè)計(jì)中兇手露出馬腳被抓現(xiàn)行。而犯案的動機(jī)也是因?yàn)槲迥昵皳尳侔负蠼俜酥g的分在不均所引起的。雖然犯人一再的否認(rèn)但遺留在燈上被壓在灰塵之下的指紋卻說明了一切，罪犯最終承認(rèn)罪行。