毛利收到的信件上寫著有人要殺害美術館館長的內容，前去拜訪的柯南等人目睹了好幾次差點讓館長喪命的危機。而今天前來拜訪的赤座先生已經被殺害，懷疑壬生小姐行跡可疑的柯南和小蘭正準備親自聯絡警方的時候卻遭到了襲擊，美術館里的三個員工是共犯，而館長現在將要面臨危險。

阿笠博士住在鄉下的老友龍太郎那里剛好有元太他們想要的深山楸形蟲，在柯南等人捉蟲回來時卻發現龍太郎大叔倒在了地上，門口的佛像也不翼而飛，再留下“深山楸形”幾個字后龍太郎便暈了過去。與龍太郎有土地邊界問題糾紛的周平和時常會偷盜佛像的慶都因與“深山楸形蟲”有關系而被懷疑，經過調查而前往道之站的柯南認為兇手另有其人。

以幕末的長崎為舞臺，有坂本龍馬擔任的偵探而活躍的推理劇，正在負責寫腳本的編劇家耕作先生突然消失蹤影，只寫了一半的劇本則委托小五郎先生幫忙推理出劇中的真正犯人，調查了耕作房間的柯南等人發現了許多古董美術品竊盜團的簡報，這一切似乎都有著隱情。失蹤中的耕作先生利用郵件將后續的劇本傳送過來，在劇本中出現了奇怪的臺詞。

警方將嫌疑人鎖定在三個人身上，考慮到兇手很可能是關西人，服部要求親自對他們進行偵訊，這些人分別是須貝、甘粕和東條，他們都聲稱自己是地道東京人，并且偵訊期間并沒有發現什么異常，之后，在旁吃飯的小蘭等人提供了一些線索，這讓柯南茅塞頓開，原來兇手就是那個人！他讓餐廳為這三個嫌疑人分別準備一碗味增湯，并說只要喝下就能真相大白。

被襲擊的迫田暈倒前指向了小蘭，擁有空手道段數的小蘭被懷疑，尋找到目擊證人的柯南還從飾演過蝴蝶夫人的兩位演員身上找到了小蘭飾演角色的原型，而劇本內第二起殺人事件的死亡訊息也不知道蘊含著什么意義。案件變得更加撲朔迷離，擁有犯罪嫌疑的人越來越多，而在案件還沒解決的情況下又有人遭到了襲擊。