懷疑小蘭的高中英語教師朱蒂是黑衣組織的成員而拜訪公寓的服部平次與柯南，遇上朱蒂隔壁房間的主人高井墜樓摔死的案件。確信密室狀態的臥室從窗戶墜落的高井不是自殺而是他殺的兩人，在臥室調查中的平次接到和葉從大版打來的電話而明白犯罪手段的平次加上高井留下的證據。兩人向目暮警官建議在臥室重現案發。

幸運的是兩人都沒有受傷，演出也能順利進行。然而，就在大家驚訝于華麗的舞臺和逼真的場景時，煙霧繚繞劇場內卻發生了命案，死者是話劇的男主角，案發時，新一立刻跑到舞臺上并在那里發現了手槍和空彈殼，之后又想起了出現在舞臺上的紅色瞄準線，但他卻不認為兇手是從觀眾席殺人，反而肯定兇手當時就在舞臺上，而嫌疑最大的就是和男主角糾纏不清的四名女演員。

柯南和阿笠博士從板倉的日記磁片中果然找到了他與黑暗組織接觸過的線索，這讓柯南興奮不已，于是兩人立馬趕往板倉的別墅，企圖找到板倉所開發的系統軟體和黑衣組織發來的郵件，然而，讓他們沒想到的是，郵件竟然有密碼，如果在一定時間內沒有打開，郵件將自動刪除，而這將引起黑衣組織的懷疑，這時，屋內的電話響起，從另一邊傳來沃克質疑的聲音，柯南和阿笠博士該如何應對？

雖然他們四人都有不在場的證明，但警方和小五郎仍然對他們保持懷疑態度，并前去他們當時所在的唐戶市場、唐戶棧橋和海響館逐一進行確認，就在小五郎自認為推理出整個案件時，野島榮子卻跑去警局自首，她將自己殺人的過程和動機一五一十的坦白，隨后她的三位朋友趕到，為了友情他們又曾有何行動？真正殺死真尾的人真的是野島榮子嗎？

在柯南與少年偵探團的孩子們及阿笠博士看比賽歸途的電車內，支持者赤野被殺。犯人確定在3個人之中。卻沒有決定性的線索。柯南從哀收看的比賽轉播中得到提示，看穿了犯人的謊言。并揭穿了犯人其實沒有看比賽只是通過廣播收聽比賽過程的謊言。而犯人也道出了為被赤野殺掉的弟弟報仇的動機。而此時柯南發現灰原遠離人群，追過去后只看到列車奔馳而去？