在園子的邀請下，柯南、小蘭隨她一起前往杯戶飯店享用“蛋糕吃到飽”，然而在搭公車的途中他們遇到了一位截拳道高手，這位與小蘭勢均力敵的對手到底是什么人？到了杯戶飯店后，得知蛋糕吃到飽餐廳已經截止入場的小蘭和園子大失所望，這時，突然傳來尖叫聲，有一名男子從高處墜樓身亡，目擊人晝川表示樓頂有人影閃過，但當柯南趕到樓頂時卻只發現了外套和鞋子。

現場的鄰居是前男友（后篇）

柯南已經從對三位女性的拜訪中知道了真正的兇手，情奈小姐敷衍并粗糙的犯案手法讓柯南非常擔心她事后會做出傻事，但柯南推理中的疏忽讓兩人陷入了危機。持槍的劫犯挾持柯南和情奈駕車逃跑，知道了情況的眾人都緊跟其后，最終世良出手救下了柯南，在營救過程中安室和昴撞了個照面，而兩人都露出了詫異的表情。

在小蘭做出大膽舉動的同時新一也開始了推理，當沢栗熏得知最后離開妹妹房間的人是光井后，便將槍口指向她，但新一卻說兇手不是她，緊接著他說起了死者的成名推理作品，將沢栗未紅與書中主人公的命運向聯系，正是這種亦真亦幻的錯覺導致她自殺死亡，聽到新一這樣的推理，沢栗熏難以接受，就在他精神崩潰之時，警察沖進來將他制服，雖然最大的威脅解除，但這起案件并未結束。

乍看之下發生在眼前的命案無疑是自殺事件，但諸多的疑點讓柯南和平次沿著他殺的方向調查，在詢問過有嫌疑的三人后柯南和平次有了初步的判斷，但現在還不清楚的是辦案的手法。毛利小五郎的調侃讓柯南和平次靈機一動，在三名嫌疑人到達現場后服部利用平板電腦還原了命案的經過。