得知小蘭要去約會，柯南死纏爛打的跟著一起去了咖啡店，為哄柯南回家，小蘭外出給他買蛋糕。小蘭離開后，咖啡店里依次來了幾位客人，有兇巴巴的女人、花花公子、美女律師、大學生和大塊頭男士，正在柯南猜測哪位是小蘭的約會對象時，廁所傳來慘叫，原來是兇巴巴的女人在廁所被人殺掉，但在柯南和美女律師的推斷下，兇手浮出水面，之后柯南才知道小蘭的約會對象居然是……

小五郎錄制全日本偵探社的錄制節目時，制作人諏訪被射殺，主持人松尾的嫌疑最大，因為他是射擊高手，并且他曾在播放偵探短片的四分鐘內離開過攝影棚，但柯南怎么也想不明白，他是如何在這么短的時間內往返于九樓和四樓之間，在了解了大樓構造后，柯南終于明白了兇手的伎倆，他麻醉了小五郎并借來攝像機，向全國實況轉播了小五郎的推理秀。

兇手看似打破窗戶逃了出去，但柯南和服部發現兇手就在屋內，并且否定了兇手是老板的猜測，而剛才的停電也是人為的。期間，服部一直很在意柯南的種種反應，對柯南產生了懷疑。事件漸漸明晰，服部和柯南知曉了兇手是誰以及他殺死老板和綾子的手法。為了保護自己是工藤的秘密，柯南將服部麻醉說出真相，可讓他沒想到的是，就是這個舉動讓服部肯定了柯南就是工藤。

為找到更多的線索，柯南和服部對長門家的門衛和廚師等人逐一進行詢問，并且在對個個房間的搜查中，找到了女仆口中的床單，而且根據秀臣房間的電話留言，兩人重新推斷出了秀臣的死亡時間，一切準備就緒，服部叫來目暮警官，重現當時犯案的場景，兇手就是那個人，但逼死兇手絕不是一個偵探想要的結果。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？