倫子在密室中上吊死了。群馬縣的山村警官認為這是一起偽裝成自殺的密室殺人案而展開了搜查，并向純，享，耀治等人詢問情況。而三人案發時看起來也沒有什么異常。之后柯南留意到只有書架上的百科辭典沒有按卷數依次擺放的細節并找到了隱藏在書架里的密道并已毛利小五郎的省份給山村警官發送了提示短信最終將犯人抓獲。

柯南們去參觀步美發現的可愛的新房子。從閣樓的天窗可以看到毛利偵探事務所的一部分。2天后柯南們從步美那聽說，那個房屋賣掉了。據說買主是一對70多歲的老夫婦。而在柯南他們認識那個房屋里的老太太之后，偷拍在事務所吃晚飯的柯南們的人物也出現了，竟然是住在閣樓的家的老夫婦！而柯南也最終發現了老夫婦的真實身份。

隨著調查的深入，柯南知道了搶劫珠寶的并不是死者后村，而另有其人，這個人不僅是搶匪還是殺人兇手，為了讓兇手老實認罪，柯南重現了當時搶匪跳樓的場景，并找到了足以證明他就是兇手的證據。案件結束之后，佐藤警官找了高木原本打算送給她的胸針，可沒想到佐藤警官竟然對珠寶沒有興趣，這時，高木警官才意識到這一切都是由美的“陰謀”。

與黑衣組織的戰斗告一段落，又回到了平靜的生活。某天，少年偵探隊獲知同樣就讀帝丹小學的雨宮翔子突然消失，據說她和灰原十分相像，莫非黑衣組織的魔爪已經深入學校？為找到翔子，放學后大家展開了調查，期間還遇到神色可疑的老師，之后一行人找到了翔子失蹤前來過的便利店，并得知她在這里買了飲料、牛奶和小刀片，就在柯南他們百思不得解時，由美出現……

牛迂的死因是喝了摻進氰化鉀的綠茶后中毒身亡。神奈川縣的橫溝警官發現裝著氰化鉀的瓶子翻倒在尸體下。然而牛迂打開了綠茶的瓶蓋后沒人再碰過，因而他斷定這是自殺案件。但柯南卻對此很懷疑。之后柯南發覺元太的舉止很古怪，于是調查三瀨等人的車內垃圾，找到了決定牛迂絕他殺的證據。犯人也最終承認了自己的罪行。