比賽中的米奈芭的狀態不佳，柯南發現她丟在地上的護腕從而發現犯人利用護腕告訴米奈芭自己已經鎖定她的事情。柯南用阿波羅的票進入會場尋找犯人，但面對易容高手的罪犯，柯南縝密的分析了米奈芭的擊球之后發現了犯人的真正目標不是米奈芭而是她的母親！而阿波羅則告訴了柯南米奈芭如何每次在球場上準確找到母親的方法。

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

小五郎受東山先生之邀來到獵戶座企劃公司，沒想到在這里打電話聯系東山先生的時候，竟然看到窗外有人墜樓而亡，警方立刻介入調查，死者名叫高幡，同是這家公司的職員，而當時在公司的只有東山和另一名職員砂川七惠，但東山卻有充分的不在場證明。之后，隨警方來到高幡辦公室的柯南在這里發現了一些關鍵線索，即使案件多么錯綜復雜但真相只有一個！

殺人案件發生之后，警方立刻調查旅館中所有人的不在場證明，與此同時，小五郎等人分別進入德備、荒巖以及野平的房間，查看他們是否有能夠運送液體的容器，期間，身為畫家的德備提議把小蘭所看的到的河童畫下來，就在大伙聚在德備房內研究河童時，柯南發現了關鍵線索，他將大談外星人理論的山村警官麻醉，說出了事情的真相，至于小蘭看到的河童，那不過是……

柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。