柯南他們接受了委托，決定去解開似乎與穿紅色夾克衫的自殺者有關聯的公文包之謎，在去葵屋旅館的途中，遇見了山村刑警于是一起前往。小五郎等人到達旅館后，卻聽說已經有個自稱“毛利小五郎”的人先到了旅館，不久之后卻發現假冒的小五郎在自己的屋子里上吊死亡了。而在死者的隨身物品中有一份過期的報紙和夾在其中的頭發，在柯南的提示下小五郎解開頭發的秘密慢慢接近真相。

倫太郎家的餐廳來了一個叫龜倉雄二的人，在他以報恩為目的來到這里之后，倫太郎家原本的冷清的餐廳因龜倉的努力而漸漸生意興隆起來，可倫太郎總覺得事情沒那么簡單，便拜托少年偵探隊進行調查。龜倉以想菜單為由總把自己關在屋子里，這讓柯南等人覺得很可疑，這時，光彥想到了福爾摩斯里的紅番聯盟案件，于是大家便以這個案件為參考展開了調查，柯南認為光彥等人的推理都不可靠，然而事情的真相卻將柯南狠狠打擊了一番。

當大家趕到神像處時，榮造早已氣絕身亡，聞訊趕來的警察也迅速介入調查，當前唯一可以確定的是，兇手就在當時搭乘纜車的人之中，柯南注意到了山下的工人休息室便趁大家不注意的時候跑去調查，卻在這里發現……有了這樣東西，一切謎題迎刃而解，他提出讓大家再次搭乘纜車以場景重演的建議，并麻醉小五郎說出了事情的真相。

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓服部，之后他又遇到了當時在二館外的學生，據目擊人說所，案發時他們曾看到一個頭戴面具，身背護具袋的人進出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時，柯南等人也趕到了比賽會場，聽了警察對案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發現服部早已將兇手制服。

巧遇上新出老師的三人繼續關注事態發展。在隔壁房間偷看的柯南一邊看一邊以新一的聲音聯系高木。而以日落前為約定的誓言之吻讓大家更替高木擔心。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，佐藤警官遵守預定但關鍵時刻，“高木”警官竟然出現了？