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。

阿笠博士帶著少年偵探團一起去參觀西田在家里建造的水族館時，遇到了旅行回來的西田的學生井村，他們用備用鑰匙進了房子，沒想到光彥和元太竟然在廁所的浴缸里發現了西田的尸體，柯南注意到了死者脖子上的針孔、手指上的粘著劑、關閉的浴室電燈，并且還在步美的提醒下看到了水族箱里死去的蝦，這種種跡象表明西田是被人蓄意謀殺的，可是警察確認為這是意外事件，就在他們準備結案時，柯南說出了真相！

資產家片寄王三郎在家中中毒身亡，而片寄留下了一封暗號信來提示自己的財產所在地。中北無意的話點醒了柯南，而就在這時犧牲者再一次出現！這次是野笛小姐被箭射中中毒身亡，而在附近的樹屋找到了弓，而愛好弓的荻人成了頭號嫌疑人但就在這時卻傳來荻人墜崖的消息。最終在柯南的推理下找出了犯人，而一場遺產爭奪戰也浮出水面。

大和警官和柯南等人立刻找到剩下的三個嫌疑人展開詢問，可是每個人都有不在案發現場的證明，與此同時，只身一人在公館思考赤壁之謎的高明遭到了兇手的襲擊，在失去意識之前他向大和傳了一條“孔明之死”的訊息，當柯南他們趕到公館后這里已是熊熊大火，所幸上原由衣及時將高明救出，把他送到醫院的時候，小蘭對醫生們不同顏色的衣服表示好奇，而這個問題正好給了柯南和大和提示，讓他們破解了赤壁之謎！

小五郎曾抓捕過的殺人犯富樫文孝，在假釋的第二天再次因為殺人被抓進了警局，小五郎深信決定重現做人的他不會再做出這種殺人的事情，便在偵訊室里勸導他說出真相，可是富樫卻一直保持沉默。另一方面，柯南和高木警官再次來到案發現場進行調查，根據目擊者的證詞以及附近便利店的監視影像，柯南發現事情的真相并非那么簡單，因為案發現場除了富樫還有另外一個人。