柯南和少年偵探團幾天來一直覺得元太的舉止怪怪的，便追問元太，元太說他因為目擊了連續搶劫案的罪犯而正被追殺，這時從商場頂樓有鐵材向元太落下來讓原本以為只是元太想多了的柯南眾人也認真起來了。元太聲稱見到連續強盜犯卻忘記在哪里看到的。在不斷的回憶前幾天的事情之后少年偵探團的各位終于找到元太看到盜賊犯。

小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當他們到達之后才發現，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發現，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內幫他尋找寶藏。

步美無意中看到了連續縱火的犯人，便前去警局做相關的供詞，之后，少年偵探隊與高木和佐藤警官開始展開調查，然而沒想到當天居然是佐藤父親的殉職忌日，大家也不禁談起了這件“愁思郎案件”，佐藤警官還碰到了父親高中時的老友，這時，目暮警官打來電話讓白鳥和高木前去抓捕縱火犯嫌犯，期間高木想通了十八年前所發生的案件的真相，可當他打電話給佐藤時，卻沒有注意到兇手就在身后。

柯南得知了整個案件的真相之后，將小五郎麻醉并把旅店的所有人都叫到廚房，他首先請出了這起案件的關鍵——三郎，就在大家疑惑時，屋子里又出現了一只和三郎一樣的狗，柯南道出了連老板娘都不知道的隱情……解釋清楚三郎的事情后，接下來就是戳穿兇手，揭示真相的時刻，兇手根本就不是森林里帶黑色針織帽子的男子，相反的她就在這間旅店中，沒錯，兇手就是……

高木剛說完十八年的搶匪就在佐藤正義警官的四位老友之中后，便突然失去了音訊，按照柯南的建議，佐藤警官急忙趕到他們四人所去的酒屋，卻發現他們早已離開，根據老板的供詞柯南推理出了誰是當年的歹徒，他告訴佐藤后，讓她自己去了結這宗案件。另一邊，步美等人私自跟蹤縱火犯遇到危險，幸虧柯南及時趕到才得以獲救，而這名縱火犯也被警方逮捕。