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……

為了做天體觀測，阿笠博士帶著少年偵探隊來到一個坐落在深山里的旅館，期間結識了旅館老板天土，以及應邀而來的野之宮悅子、二川和御上。就在大家準備上山看星星的時候，居然發現了一具已經化為白骨的尸體，死者還故意留下了死亡訊息——六根煙頭，當晚，二川的尸體被少年偵探隊發現，并且他的手中也握著煙頭。

隔壁班的女生百合子找到少年偵探團，拜托他們解開她從未謀面的曾祖父所留下的謎題，于是，大家在一位身份不明自稱是時鐘的男人的帶領下來到了謎題的所在——天使之館，當晚九點，解謎游戲正式開始，元太和光彥、步美和灰原都在別館的不同地方發現了謎題中的無角牛，可是卻沒有更進一步的發現。次日，柯南從另外一個角度思考謎面，并成功找到了第一個線索，沒想到這時卻……

為調查真相，柯南又重返兩個案發現場，沒想到會有新的發現，他從鑒識人員那里得到了小提琴琴橋以及指揮棒的尖端，只要有這兩個東西，蓮希奶奶自殺的結論就可以被推翻，柯南依舊利用老方法把小五郎麻醉，將四名最有嫌疑的人叫道蓮希奶奶死時所在的房間，將兩年前以及今天所發生的慘案真相一一道出……

警方在繩子和藥瓶上發現的指紋居然不是屋子里任何一個人的，那么就排除了他們犯案的可能，再休息之前柯南建議警察再次對他們每個人的怪癖進行調查確認，然而，卻并沒有發現有何異常，案件一度遭遇瓶頸，到底是忽略了哪里的線索？這時，小蘭無意中的一句話提醒了柯南，原來犯案的不止一人。