繼輕井澤別墅中的若松先生遇害之后，他的兒子玉郎也在東京的家中被毒殺，不可思議的是除了玉郎吃掉的那塊蛋糕意外并沒有發現其他的蛋糕上有毒。于此同時，大和敢助警官等人注意到了被殺害的若松先生浴室的瓷磚是運用了一種名為陰影鉆石錯視的會引發視覺錯覺的形狀，總算讓若松社長的死亡訊息再次顯現出來，而現實出的字母竟是SON。

接受汀小姐的邀請小五郎一行人來到了大濱海岸，在汀小姐的家里小五郎等人遇到了她的丈夫海四郎，兩人因為沖浪的事情起了爭執。傍晚海四郎找到小五郎等人表示汀小姐不見了，看到汀小姐發來的短訊后海四郎先行回到家中，而第二天早上小五郎等人卻在海灘上發現了汀小姐的尸體，而她的尸體旁邊卻沒有留下任何足跡。

為了查出監禁高木警官的地點，警方持續搜查的時候三位關系者漸漸浮上臺面，鎖定了可能是嫌疑犯的人后警方馬上進行潛入，雖然向嫌疑人澄清了事件的真相，但早已服毒的嫌犯在沒有說出監禁地點的情況下死亡。另一方面，好不容易掙脫了雙腳束縛的高木警官丟下了腳邊的布后卻發現了綁在木板下的定時炸彈。

社長夫人就好像是在簽名的時候被默默溜進來的幽靈毒害了一樣，就像是寄給服部奇怪信件的人類擅自虛構出來的不正常的存在所下的毒手。門把和拖鞋上所撒的毒粉只是掩人耳目的手段，而饑餓的玉郎也是因為賈斯特羅錯覺選擇了有毒的蛋糕，和高木警官的對話后柯南和服部已經知道了兇手的辦案手法，但他們現在依然缺少決定性的證據。

正在進行的推理游戲卻變成了真正的殺人事件，在列車到達名古屋前柯南他們要在乘客中揪出真正的兇手來，在他們四處尋找線索的時候灰原卻忍受著內心的煎熬。內心忐忑不安的灰原正在受到組織的威脅，組織的黑影已經更近一步接近灰原，她絕對不能以這種摸樣被人殺害。