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。

少年偵探隊本來是跟著阿笠博士一起出來露營，沒想到居然在森林中發現了一個鐘乳石洞穴，柯南四人立刻進洞探險，卻在這里碰到了一伙兒搬運尸體的歹徒，而柯南為了掩護大家逃跑中彈受傷，之后，便血流不止，元太背著柯南尋找出口，可身后的歹徒也循著聲音疾步追來，失去了柯南的指引，少年偵探團剩下的三人會采取什么樣的行動？

一個名叫護田的男子來到毛利偵探事務所。說是要找亡妻的手表，但當他聽到毛利小五郎的名字時又打算逃走，此時少年偵探團的各位自告奮勇接受委托。在尋找亡妻的手表的過程中護田的房東出月在房間里看電影。突然在那個房間傳來有東西破碎的聲音后出月竟然被花瓶砸死！看似是外部作案的現場卻遺留了眾多的疑點。

柯南眾人手表雖然找到了，但在護田家看MP4電影的出月被殺害了。柯南確信護田就是兇手，在調查了錄影帶機附近之后終于找到犯人利用錄影帶機而用花瓶砸暈出月的事實。而與此同時警局內有關毛利的卷宗全部被翻閱過的事實讓柯南驚覺自己是不是被黑衣人組織再次盯上了。在解決時間之后柯南匆忙回到事務所發現屋內空無一人原來只是虛驚一場。

步美無意中看到了連續縱火的犯人，便前去警局做相關的供詞，之后，少年偵探隊與高木和佐藤警官開始展開調查，然而沒想到當天居然是佐藤父親的殉職忌日，大家也不禁談起了這件“愁思郎案件”，佐藤警官還碰到了父親高中時的老友，這時，目暮警官打來電話讓白鳥和高木前去抓捕縱火犯嫌犯，期間高木想通了十八年前所發生的案件的真相，可當他打電話給佐藤時，卻沒有注意到兇手就在身后。