小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當(dāng)他們到達(dá)之后才發(fā)現(xiàn)，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內(nèi)隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發(fā)現(xiàn)，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內(nèi)幫他尋找寶藏。

柯南本想找坐在旁邊的灰原商量，可是灰原依舊渾身發(fā)抖，并在茱蒂老師詢問灰原身份時，對柯南發(fā)出暗示，柯南突然意識到可能有黑衣組織的人在車上，然而當(dāng)務(wù)之急是找出歹徒的同伙，當(dāng)公車駛?cè)胨淼罆r，歹徒讓咳嗽的乘客和新出老師換上他們的衣服并準(zhǔn)備帶走一名人質(zhì)以方便逃脫，所幸柯南看穿了他們的計劃，他指揮少年偵探隊做好準(zhǔn)備，在公車出隧道的一瞬間采取行動……

巧遇上新出老師的三人繼續(xù)關(guān)注事態(tài)發(fā)展。在隔壁房間偷看的柯南一邊看一邊以新一的聲音聯(lián)系高木。而以日落前為約定的誓言之吻讓大家更替高木擔(dān)心。在柯南的幫助下，高木推理出了犯人。但在追捕犯人之后，日落也就在眼前了。垂頭喪氣的高木欲放棄但最終決定堅持下去。時間到，佐藤警官遵守預(yù)定但關(guān)鍵時刻，“高木”警官竟然出現(xiàn)了？

步美無意中看到了連續(xù)縱火的犯人，便前去警局做相關(guān)的供詞，之后，少年偵探隊與高木和佐藤警官開始展開調(diào)查，然而沒想到當(dāng)天居然是佐藤父親的殉職忌日，大家也不禁談起了這件“愁思郎案件”，佐藤警官還碰到了父親高中時的老友，這時，目暮警官打來電話讓白鳥和高木前去抓捕縱火犯嫌犯，期間高木想通了十八年前所發(fā)生的案件的真相，可當(dāng)他打電話給佐藤時，卻沒有注意到兇手就在身后。

青野木亮藏是在形成密室的茶室中被殺的，橫溝警官開始詢問時卻發(fā)現(xiàn)沒有人到過茶室,所有人都有不在場證明。在調(diào)查茶室外圍的時候柯南發(fā)現(xiàn)了兇手的犯罪手法和證據(jù)。“沉睡的小五郎”召集大家道出了兇手利用一根繩子的作案手法和犯人的身份。在鐵證下兇手終于承認(rèn)自己的罪行并道出了原因。