少年偵探隊為了看電影假面劍客的試映會，在有希子的帶領下來到東都現象所，可是由于某些原因，預定的試映時間必須向后延長，而有希子又要趕搭飛機先行離開，因此柯南等人就暫時留宿穗島先生家，沒想到的是在客廳沙發上睡覺的古村先生被不明人士用刀子刺向了心臟，當場身亡。

小五郎帶著柯南和小蘭到東都國技館觀看無敵假面角斗士狼人的競技表演。之后柯南他們在會場上遇到的大神敬晴知道狼人的實際身份。但是，就在比賽開始前，突然發現了狼人的對手永瀨豹太被刺殺后的尸體。而在兇案現場發現了隱形錄像里錄下了兇手的樣子！戴著面具的兇手的通過體型的判斷被確定為四個人人之中。

懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

在警方調查的過程中，他們還在下鴨的房間發現了一盤由絹川和輝主演的錄影帶，本來想看看其中有什么線索，不想小五郎和橫溝警官還很入戲的看完了，但柯南卻注意到了被他們所忽略的細節，這時，有鑒識人員說兇手在勒死下鴨之前曾用蓬蓮頭敲打他的頭部，柯南根據這些判斷出兇手是誰以及她所使用的兇器，之后，他又使用老方法將小五郎麻醉，在指示了橫溝警官做好相應準備后，一場精彩的推理就要開始了！

阿笠博士帶著柯南和哀拜訪了哀父親的兒時的玩伴出島。但就在這時出島卻被毒死！小哀擔心可能是暗黑組織發現了姐姐留下的東西而殺人滅口，但柯南予以否定并道出了兇手利用廁所的抽紙而實行的殺人計劃，而兇手正是設計所的設計員。案件解決后小哀終于拿到了姐姐留下的媽媽的遺物。另一方面黑衣人一伙似乎也有了新的行動。