阿笠博士和少年偵探團一起去看sprite的球賽，然而在最后關頭sprite卻輸掉了比賽，于是，一行人帶著低落的心情前往百貨公司，元太因為難以接受事實而獨自一人留下，可在踢球的時候因摔倒而短暫暈厥過去，待他醒來撿球的時，卻發現了之前在停車場結識的德國人滿頭是血，讓人疑惑的是他在陷入昏迷之前一直指著元太，所幸柯南破解了他留下來的訊息并將嫌疑人鎖定在三人之中。

一名老護士告訴柯南，她以前見過英祐并且在他小的時候還因白血病做過手術。另一方面，得知杯戶中央醫院被黑暗組織入侵后，柯南和FBI立刻對醫院的病人進行了排查，其中最具嫌疑的有三個人，為找出那個在醫院調查水無憐奈的人，柯南想出了一條妙計，他直接與這三個嫌疑者接觸，最終將目標鎖定，在接下來的行動中，柯南和FBI又能得到什么樣的線索？

柯南回家后小蘭就告訴他，自從放寒假瑛祐就失去了聯系，而在此之前小蘭從他那里聽說，他好像在杯戶中央醫院找姐姐的時候發現了關于自己父親線索，柯南急忙找到茱蒂老師商量對策，并推斷出他的父親就是被黑暗組織殺掉的CIA諜報人員，隨后，柯南一行人趕到醫院向護士詢問英祐的事情，沒想到竟然還有另一個人像英祐一樣在這家醫院打聽水無憐奈的事情。

最有可能犯案的就是第一個沖進房間的染井社長，于是，高木打電話給公司，其中有同事表示曾在案發時間見過染井出入藥店，而這件事也從藥店員工那里得到了證實，這無疑是染井擺脫嫌疑的最好證明，可他為何只字不提？之后，柯南又注意到了桌子上的蛋糕，在他的提醒下，高木還原了被偽裝的案發現場，事已至此，染井主動承認自己的罪行，但柯南卻指出兇手另有其人。

小說家萬田年久在旅館里趕寫小說，在編輯島木催稿離開房間后，萬田化裝成服務生，帶著貓咪諾貝爾離開了旅館。萬田路過柯南等人打簡易棒球的場地，進入了弟子原本高平的家。萬田從代理作者原本那里得到原稿后，將其殺害了。而偶然將球打入的柯南一行進入房間后發現了被殺的原本。柯南則發現了萬田的不自然。