高木警官和佐藤警官瞞著警局里的同事們，偷偷在熱帶樂園的水世界見面，為了阻撓他們的約會，警局的同事們暗中搗鬼，安排柯南，光彥等人出現在他們面前，就在這個時候，高木警官原本裝有求婚戒指的包居然出現毒品，之后，他意識到這一定是在搭乘“海地五萬里列車”時被人調了包，柯南根據這個包包的肩帶判斷出他的主人是個左撇子，并根據當時所拍攝的照片和游客所填寫的信息表，將目標鎖定在一個叫高城登的人身上。

小蘭去找新娘香取茜草時，卻發現休息室內空無一人，于是柯南和小蘭等人分頭行動。根據那張繡球花的照片，柯南在噴泉的雕像上找到了丟失的紅寶石戒指，可是茜草依舊不見蹤影，小蘭和園子在風車木屋附近找到了茜草的一只高跟鞋，便斷定她一定是被人綁架了，這時，時鐘響起柯南聽出了其中的怪異，便循著聲音找到了茜草，可茜草卻說真正有危險的是阿妙婆婆……

警方對鱒渕進行偵訊，而當時他卻并沒有不在場證明并且之前他曾與船木發生過爭吵，所以警方認定他就是兇手。另一邊，少年偵探隊也展開了調查，柯南注意到來往這里火車，認為發現尸體的地方并不是案發的第一現場，于是大家順著軌道，找到了船木的照相機，并且從附近警衛的口中得知鲇川也曾來過大橋，可是，如果兇手真的是她，那她殺害船木的動機以及她的手法到底是什么？

為了找到兇器柯南再次返回案發現場進行調查，并要求重新查看嫌疑人的證物，這時，他注意到了貼在地板上的走位標記，并在這些膠帶下面發現了棉花，這些線索無疑讓他知道了兇器的位置以及兇手的犯案手法，正當他準備麻醉小五郎時，卻發現麻醉針已經沒有了，他只能直接給小五郎提供線索，沒想到小五郎竟然單獨找瑠璃談話，難道他懷疑瑠璃，所以要勸她自首？

這件兇案的最大疑點就是，兇手從這個亂七八糟的黑暗房間逃跑的時候，居然沒有發出任何聲響，而且門鎖也沒有被破壞的痕跡，由此看來，睡在死者身邊的穗島嫌疑最大，可穗島卻說唐田和根上也都有這間屋子的鑰匙，于是，警方找來這二人進行偵訊，得知案發時兩人都沒有不在場證明，既然如此，嫌疑犯就有三人，這時，警方發現死者身上少了一顆紐扣以及地上的攝影機，查看過影像大家仍未發現有何異常，而那顆不翼而飛的紐扣就成了破案的關鍵。