小五郎的朋友向日葵酒吧的老板井上弘子意外被人殺害，當他和柯南趕到案發現場時，弘子的男朋友高岡明已守在尸體旁邊，目暮警官等也展開了調查，據周圍人所說，在案發期間并沒有人出入死者所在的公寓，并且嫌疑人高岡明當時也有充分的不在場證明，就在警方斷定這是起入室搶劫殺人事件時，柯南發現了關鍵線索，他重新推斷死亡時間，并斷言這里并非案發的第一現場。

對三天后即將失效的殺人案兇手不斷發出挑釁言論的犯罪心理學家平棟堂次，在自己家中遭到殺害，兇手在他的背上刻下了Z字型傷痕。為找尋更多的線索，柯南等人跟著高木警官來到了二十年前的受害人家中詢問相關案情，雖然只得到了零星線索，但柯南卻將它們串聯起來并發現了共同點，那就是這四名被害者或許是一起打麻將的牌友，于是，高木和柯南等人決定順藤摸瓜，逐一調查他們可能去過的麻將館。

警察在案發現場發現了一個筆記本，上面以流動日記的形式寫著這四名死者害死甲斐先生的秘密，根據這個筆記本，大和警官推測兇手就是因為內疚而動手殺人的繁次。但是還有疑點并未解開，于是，柯南和服部兩人再次來到了綾華的死亡現場，并從一名警察那里聽到了關鍵的線索，兇手就是……

小五郎帶著小蘭和柯南一起去美容院接妃英理吃飯的途中聽到了奇怪的聲音，停車后，他們發現格斗家永作司朗的尸體躺在垃圾堆中，警方立刻趕來調查，他們發現死者的脖頸部位有許多細小的毛發,由此推斷永作司朗死亡之前可能在剪頭發，這時，給妃英理做頭發的美容家葉坂皆代說自己曾和死者是戀人，于是一行人又到她的美容院查看，雖然她有殺人的動機和嫌疑但與此同時她也有不在場的證明。

柯南和灰原把撿到的貓還給飼主石上時，對面的高利貸事務所發生了命案，死者正是事務所的老板，他的后腦勺因遭到招財貓的重擊而死，柯南發現吸塵器的集塵袋被人拿走，并且還在沙發下找到了招財貓的爪子，警方將出現在現場的村井千佳小姐帶來，一番詢問，村井承認了自己的罪行，就在警察準備帶走犯人時，柯南將小五郎麻醉道出了這件命案的真兇！