在小蘭的跆拳道社學姐鏡堂奈奈美的邀請下，少年偵探團的眾人來到了鏡堂家尋找傳聞中的寶藏，非常熱衷建筑的上一代家主鏡堂征太郎在這座宅邸中設下了各式各樣的機關，而沒有入口和窗戶的暗黑之塔也是其中之一，而在奈奈美帶領他們在宅邸四處參觀時突然聽到了女性的慘叫聲，奈奈美的母親不幸從塔上墜亡，前去調查兇手的途中灰原卻不見了蹤影。

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

正在用餐的毛利突然接到了一通電話，而打來的人是曾近因為銀行搶劫而被毛利逮捕的冰室，在電話中冰室說有一個人會因為毛利死去。毛利與冰室沖突的一面被很多人目睹，而曾經指正過冰室的沼尾不幸墜亡，毛利不光名聲受到了影響還間接為冰室做了不在場證明，看到整日酗酒的毛利后柯南準備出場了。

在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

少年偵探團在幫助真央尋找小狗的時候遇到了千葉和高木，偽裝成小五郎聲音的柯南從目暮警官哪里得知了發生的事件，中午左右的兩起爆炸事件的嫌犯已經抓住，但裝有最后一枚炸彈的狐貍宅便車卻被毫不知情的劫犯搶走，而真央的小狗正是在這個被劫走的車里。為了防止意外再次發生，柯南帶領著少年偵探團們一起尋找車子的下落。