阿笠博士的金龜車在半路拋錨，導致他和灰原只能在路邊等便車，碰巧這時來了一輛前往東京的車子，車主是一對古怪的情侶，并且灰原還在車內發現了彈孔和血跡，更恐怖的是她聽到這對情侶說要找到柯南把他弄個半死之類的話，驚恐的灰原趁機打電話向柯南求救，沒想到一直按照柯南指示的她竟然被這對情侶抓個正著，這兩個人是黑暗組織成員嗎？柯南又是出于什么原因讓灰原和博士乖乖被抓？

從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預計范圍內，他讓服部暗中進行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯系上了少年偵探團并暗示她所在的地點，雖然歹徒發現了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。

阿笠博士和少年偵探團在河灘看螢火蟲的時候，垂水打電話給運來螢火蟲的中嶺，不想電話的另一邊卻傳來痛苦的呻吟聲，于是大伙兒匆忙驅車趕往事發地點，到達時中嶺已經在自己的車子里停止了呼吸，在他的旁邊還有一瓶有毒的飲料，有四人具有犯案嫌疑小和田道武以及他的女兒小葵、垂水和達馬，就在鳴龍梳理案情時，柯南注意到了元太從垂水車上拿的手電筒，這正是破案的關鍵！

遭到魔犬追擊的和葉和小蘭趕緊跑到屋里躲起來，沒過一會，魔犬就消失了蹤影只留下一串火腳印，以此同時，從佐紀案發現場找到玻璃球的柯南等人也趕來宅邸，據和葉和小蘭回憶她們當時不僅聞到了洋蔥味還看到腳印在跳動，這時，養子知晃說起了美我子溺斃沼澤旁邊的奇怪小木屋，于是，一行人又前往沼澤進行查看，沒想到魔犬再次出現。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。