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。

柯南等人在來自英國的戴安娜女士的邀請下一起前往倫敦旅行，為了通過關卡，柯南利用灰原的藥暫時恢復工藤新一的身份。到達英國后，柯南興奮的來到福爾摩斯博物館參觀，期間遇到了著名網球選手格拉斯的弟弟阿波羅，柯南以福爾摩斯徒弟的身份從他的口中得知有一名可疑男子給了他一張奇怪的字條，并告訴他將有人死在他的面前，這個男子的目的是什么？字條的內容又有何含義？

柯南用變聲領結將其中一名搶匪引到廁所并和大家一起將他制服，根據茱蒂老師提供的線索即搶匪注重時間以及讓認識的人互相捆綁這兩點，柯南推斷出了搶匪的目的以及他們的逃跑計劃，于是，少年偵探團在柯南的指揮下相互配合，爭分奪秒的把即將爆炸的炸彈送進電梯里，之后，柯南又將計就計把混在人質中剩下的三名人質揪了出來，本以為一切就此結束，沒想到……

看過澤南留下的死亡訊息后，柯南知道了兇手的真面目，但是在揭發真相之前必須要破解這兩個密室殺人的手法，于是，他獨自來到比良坂的死亡現場進行調查，并在這個房間內的花瓶上發現了海報碎片，這條關鍵的線索讓他恍然大悟，原來兇手制造密室所利用的工具竟是海報，為了說明真相，他拜托高木和千葉警官場景重現，當然，兇手就是那個人！

因為警方并未從國末身上發現相關門票所以也無法判斷他所觀看的比賽內容，就在三名嫌疑人吵鬧著要回去的時候，柯南和服部說他們已經知道了兇手是誰，然而卻苦于沒有證據，這時電視上體育賽事的轉播給了他們兩人提示，兇手就是他！案件結束之后，大伙一起去醫院看望蘇醒的國末，期間，警方將和葉的護身符交給了服部，得知和葉秘密的服部會有怎樣的反應？