柯南本想找坐在旁邊的灰原商量，可是灰原依舊渾身發抖，并在茱蒂老師詢問灰原身份時，對柯南發出暗示，柯南突然意識到可能有黑衣組織的人在車上，然而當務之急是找出歹徒的同伙，當公車駛入隧道時，歹徒讓咳嗽的乘客和新出老師換上他們的衣服并準備帶走一名人質以方便逃脫，所幸柯南看穿了他們的計劃，他指揮少年偵探隊做好準備，在公車出隧道的一瞬間采取行動……

小五郎因為中了彩票帶著小蘭和柯南一起享受可以在南紀白濱住上一晚的旅行，并在那里結識了寫生旅行的醫科大學學生新莊真紀，由良達彥，宮原加奈子，藤浩太，三井元，五人之間似乎有著復雜的關系。第二天毛利他們偶然遇見了藤浩。正巧慌張的三井給藤浩的手機打來了電話說三段壁的樹林里發現真紀胸口中刀被殺。而柯南發現散落在現場鑰匙的疑點。

柯南一開始就知道兇手是誰，但他卻苦于找不到證據，然而當他無意間看到勒在素夫脖子上的領帶，沒錯，證據就是這個！另一邊，目暮警官發現素夫死前所買保險的受益人是菊代，而且在素夫消失的這段時間她也曾來過倉庫以及根據美濃所提供的證詞，這一切線索不得不讓警方懷疑殺死素夫的兇手就是菊代，而菊代也是百口莫辯。這時，柯南將園子麻醉，借助變聲器將事情的真相一一道出！

砂岡被槍殺了，來福槍在山里被發現所以認為是外部的人干的。但是有疑點，柯南在詢問了小五郎之前與砂岡的電話內容之后明白了明白山莊里的人物也可以殺人后，柯南發現了散落的玻璃碎片，明白了犯罪的手法。再一次的借毛利小五郎的身份指出了犯人。而犯人的計劃也因為鞋子上粘到的玻璃碎片宣告失敗。

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。