繼輕井澤別墅中的若松先生遇害之后，他的兒子玉郎也在東京的家中被毒殺，不可思議的是除了玉郎吃掉的那塊蛋糕意外并沒有發現其他的蛋糕上有毒。于此同時，大和敢助警官等人注意到了被殺害的若松先生浴室的瓷磚是運用了一種名為陰影鉆石錯視的會引發視覺錯覺的形狀，總算讓若松社長的死亡訊息再次顯現出來，而現實出的字母竟是SON。

從純夏女士的電話留言和宅司的表情中柯南看出了這并非是正當防衛，而是宅司利用自己太太的習慣策劃的謀殺，他的所作所為會讓夫妻之間走到盡頭。得知妻子沒有生命危險的宅司從安心到負罪感到恐懼的變化驗證的柯南的推理，他與灰原在阻止了宅司自殺后解除了夫妻倆的誤會，知道真相的宅司陷入了無盡的悔恨之中。

社長夫人就好像是在簽名的時候被默默溜進來的幽靈毒害了一樣，就像是寄給服部奇怪信件的人類擅自虛構出來的不正常的存在所下的毒手。門把和拖鞋上所撒的毒粉只是掩人耳目的手段，而饑餓的玉郎也是因為賈斯特羅錯覺選擇了有毒的蛋糕，和高木警官的對話后柯南和服部已經知道了兇手的辦案手法，但他們現在依然缺少決定性的證據。

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。

被初音小姐雇傭的偵探安室透在調查伴場先生時發現了一件事，初音小姐和伴場先生都是從同一間飯店獲救的嬰兒，兩人都是在身份不明的情況下在同一所教會中撫養長大，聽到這些之后的初音非常在意。所有的證據都指向了伴場先生，在車底找到初音小姐掉落指甲的柯南似乎看出了事情的真相，這背后或許有著令人悲傷的事實。