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。

君島帶著自滿的藏平來參加電視節目，但在彩排時花瓶卻離奇失蹤！作為名偵探的小五郎也身負重任來尋找失蹤的花瓶。而在分析眾人之后小五郎發現舉止怪異的山崎，但山崎藏起來的是洋子的手絹而非花瓶。而在調查了現場之后柯南發現了犯人偷藏花瓶的手法，并以小五郎的身份揭露了犯人的身份。而君島帶來的花瓶也只是贗品而已。

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！

柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。

就在步美、元太他們因為明天看不到期待的球員上場而唉聲嘆氣時，結識了一個名叫代田恭三的男人，他將對明天無限憧憬的正能量傳達給了少年偵探團，大家也因此變的積極起來，但柯南卻察覺到這個人的異常，果不其然這個看似充滿希望的人卻企圖臥軌自殺，這到底是為了什么？小蘭誤接了“紅色長袖t恤之謎”的委托，于是，柯南和小五郎一起去百貨公司會見委托人，不想卻在這里遇到……