毛利偵探事務所突然出現了一個帶著手槍和炸彈的男子，他將小五郎、小蘭和在之前案件中結識的小蘭的新同學世良真純都挾持成人質。這個名為沢栗熏的男子是一個月前在溫泉旅館自殺的推理小說家沢栗未紅的哥哥，他因為不相信妹妹的死是自殺，因此前來要求沉睡的小五郎替他解開案件背后的真相，而他所帶來的三位女士也正是他懷疑的對象，他揚言找到真兇后自己將會與對方同歸于盡，面對如此棘手的案件，柯南該如何解決平安救人質？

揭開暑假序幕的星期天，阿笠博士陪著少年偵探團看完電影后往家趕，在電車上他們看到遠方的樓頂上發生了命案，但到達現場后目擊墜落的時間卻是他們看到案情發生后的10分鐘。五層的建筑不可能墜落這么長時間，為了找出案情的真相柯南立即對案發的大樓展開了調查。

急著跑進偵探事務所的千葉警官拜托小五郎找人，與他在咖啡館相識的美緒小姐最近遭到了恐嚇，從廁所回來的千葉警官得知美緒小姐似乎遇到了什么事而逃回家中，四處尋找拿錯雨傘的美緒小姐時千葉警官又遭到了不明車子的襲擊。正在和小五郎他們四處尋找美緒的千葉接到了通報，而卷入殺人事件中的年輕小姐便是美緒。

在小蘭的跆拳道社學姐鏡堂奈奈美的邀請下，少年偵探團的眾人來到了鏡堂家尋找傳聞中的寶藏，非常熱衷建筑的上一代家主鏡堂征太郎在這座宅邸中設下了各式各樣的機關，而沒有入口和窗戶的暗黑之塔也是其中之一，而在奈奈美帶領他們在宅邸四處參觀時突然聽到了女性的慘叫聲，奈奈美的母親不幸從塔上墜亡，前去調查兇手的途中灰原卻不見了蹤影。

柯南以工藤新一的身份聯系沢栗熏，并讓他拍照傳送這三位嫌疑犯的簽名書，期間，新一得知了沢栗熏的外號鶯鳥并推敲出了沢栗未紅取綽號的規則，根據死者生前在SNS留下的信息，新一知道了兇手是誰，但他卻無法冒著犧牲兩條人命的風險揭露真相，所幸警方的狙擊手已經就緒，然而，小蘭卻做出了讓人吃驚的舉動……