新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

某日清晨，柯南等人正在觀察4只青蟲時看到有警車在附近停靠。為打探消息柯南他們隨即趕往現場。根據高木刑警的敘述得知，獨自生活的一位老人被殺。利用午休時間，高木等人來到學校。據說昨晚，有個少年剛巧目擊了犯罪經過警方隨即來尋找那名少年。高木雖然找到了那名目擊者圭一，但是圭一卻不承認看到過犯人。

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。

這天小五郎回到事務所后小蘭告訴他說說英理前來拜托希望在她出門的這段時間里可以把這只名叫五郎的俄羅斯藍貓寄養在事務所。小蘭把貓咪五郎托給小五郎照料后便去上學了。在她走后，有一個自稱為桐下的男人來到了事務所。桐下拜托小五郎幫忙解讀自己女兒誤發來的手機短信。因為短信的內容像是什么暗號，桐下無法破解其中的含義。而在貓咪的提示之下小五郎也發現了暗號的意義。

警方聽過答錄機里的留言后，分別向留言的蓬田、檜垣和稻葉打電話確認，發現每個人都有不在場證明，雖然警察沒有頭緒，但柯南卻早已知道兇手是誰，可介于小林老師的暗中觀察，柯南不能表現的太過明顯，于是，他將自己的推理簡單告訴元太他們，讓他們分擔必要的說辭，提醒警察逐一排除其他兩名嫌疑人犯案的可能，那么，最有可能犯案的就是他！