小五郎，柯南，蘭，園子為了看伊東玉之助的劇團(tuán)的戲劇表演，而前往了有名的劇院金丸座。這次，劇團(tuán)上演的是以《歌劇院的怪人》為藍(lán)本改變的《金比羅劇院的怪人》的時(shí)代劇，玉之助飾演怪人，女演員輕部蘆美飾演女主角歌手。之后，在彩排中大吊燈突然落下，由于蘆美額頭受了小傷，玉之助不得不在劇院公開了被實(shí)際存在的怪人要求更換女主角的事情。

牛迂的死因是喝了摻進(jìn)氰化鉀的綠茶后中毒身亡。神奈川縣的橫溝警官發(fā)現(xiàn)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(duì)此很懷疑。之后柯南發(fā)覺元太的舉止很古怪，于是調(diào)查三瀨等人的車內(nèi)垃圾，找到了決定牛迂絕他殺的證據(jù)。犯人也最終承認(rèn)了自己的罪行。

倫子在密室中上吊死了。群馬縣的山村警官認(rèn)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(fā)時(shí)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(shù)依次擺放的細(xì)節(jié)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(fā)送了提示短信最終將犯人抓獲。

某天，一個(gè)自稱杉森政人的作家找到小林老師，說想要采訪少年偵探團(tuán)，得知這個(gè)消息后，元太、步美和光彥三人盛裝打扮，大家在小林老師的帶領(lǐng)下來到了杉森家，卻發(fā)現(xiàn)他的頭部遭人重?fù)簦阉烙诩抑校浇?jīng)過調(diào)查將嫌疑人士鎖定于在答錄機(jī)中留言的四人，而在這期間，讓柯南頭大的不止有案情還有一臉疑惑看著柯南推理的小林老師。

聽到自己將要被分派到鳥取縣警局進(jìn)行聯(lián)合搜查時(shí)，高木警官慌了手腳，然而，佐藤警官得知此事后竟然面不改色，與此同時(shí)，柯南等人在上學(xué)的路上遇到了一個(gè)神色匆匆的人，命案發(fā)生以后，這個(gè)人就成了重要嫌疑人，但讓大家沒想到的是千葉警官和這個(gè)叫加藤的嫌疑犯居然住在一起，千葉警官作證案發(fā)當(dāng)時(shí)，加藤正與他一起看電視，難道兇手另有其人？