小五郎因為中了彩票帶著小蘭和柯南一起享受可以在南紀白濱住上一晚的旅行，并在那里結識了寫生旅行的醫科大學學生新莊真紀，由良達彥，宮原加奈子，藤浩太，三井元，五人之間似乎有著復雜的關系。第二天毛利他們偶然遇見了藤浩。正巧慌張的三井給藤浩的手機打來了電話說三段壁的樹林里發現真紀胸口中刀被殺。而柯南發現散落在現場鑰匙的疑點。

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。

小五郎詢問阿稔有關郵票的事情卻得到郵票已經不見了的回答，柯南也明白了小蘭看到的拄拐杖的老人的影子和埝被古琴毆打的真相。而柯南也指出春菜收到的音樂盒其實是秋悟托付給他人送出的。鬧鬼的屋子的真實原因其實是有人背后操作。而秋悟先生的音樂盒其實也只是一般的旅游紀念品而已，真正貴重的是隱藏在音樂盒里暗語所指示出的郵票。

某日，一個叫上田丈二的醫師找到小五郎，拜托他調查自己的朋友吉村遭到不明人士恐嚇的事情，當他們來到吉村所在的公寓剛準備上樓時，突然聽到有東西墜落的聲音，柯南急忙跑去，卻發現吉村的尸體，目暮警官趕來之后，對吉村的公寓進行了仔細的調查，而柯南卻將注意轉移到了住在六樓的上田身上。

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。