小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當他們到達之后才發現，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發現，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內幫他尋找寶藏。

小五郎等人代替園子的父親鈴木史郎出席茶會。茶會舉辦的公館里有著可以變化五種顏色的池塘，池子正中建有由渡廊連接的茶室五彩庵。在等待的過程中眾人聽說了魔物的傳說。終于見到宗師青野木之后卻意外聽到這是他泡的最后一壺茶的宣言。在第二天眾人再次來到在這個有五彩傳說的茶室的時候卻意外發現青野木家的一家之長上吊身亡。

柯南他們接受了委托，決定去解開似乎與穿紅色夾克衫的自殺者有關聯的公文包之謎，在去葵屋旅館的途中，遇見了山村刑警于是一起前往。小五郎等人到達旅館后，卻聽說已經有個自稱“毛利小五郎”的人先到了旅館，不久之后卻發現假冒的小五郎在自己的屋子里上吊死亡了。而在死者的隨身物品中有一份過期的報紙和夾在其中的頭發，在柯南的提示下小五郎解開頭發的秘密慢慢接近真相。

死者是奈緒子，柯南和服部在案發現場發現了魚鱗和腳印，然而腳印的方向卻通向大海，只靠這些零星的線索，根本無法抓到兇手。這時，君惠說她有今年祭典購買號碼牌的名冊，于是柯南一行人前往神社，悲劇再次發生，君惠為找名冊死在倉庫的大火之中。之后，柯南和服部分頭行動，服部發現了新的線索，正巧此時柯南打來電話，他到底推理出了怎樣的真相而讓服部吃驚不已？上山找門脅時，和葉為救服部墜落懸崖，她能否化險為夷？

晚到的杰拉爾·天馬被劍殺死，和天馬有過爭吵的加那善成為了頭號嫌疑人。柯南則在勘察現場的時候發現窗臺上不自然的痕跡，而鋼琴上奇怪的東西也吸引了柯南的注意，最終柯南揭穿了像謎一樣的人物的真面目同時也解開了殺害天馬的兇手所用的犯罪手法。在鐵證面前兇手最終承認了自己的罪行并說出了殺人動機。