受園子的邀請，柯南、蘭、小五郎到輕井澤游玩。因為在森林中迷了路，所以決定在山里的一軒家借宿。在那里，遇見了白天見到的網球教練明石寬人。但是，夜里，卻發現了寬人的父親巖夫上吊的尸首。在柯南的提示下，警官也發現從尸體嘴里留下的不正常血跡。之后眾人還得知了石明三年前妻子去世的事情。而明石身上的疑團也越來越多。

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？

帶著小蘭抽到的一張餐飲招待券，柯南一行人來到中華街的一家餐廳，并在那里與剛結識的幾名電影相關人士同一桌吃飯，只是沒有想到坐在柯南旁邊的川端突然毒發身亡，之后，警方介入調查但并未從川端的衣物上檢查出毒物反應，反而從他使用的盤子和毛巾上測出毒物，警官便因此懷疑坐在死者身邊的小五郎。而另一邊，身體不適的小蘭也不知所為何事而心事重重。

玄田宅招供自己就是犯人。柯南、平次和弓長警部在玄田家里發現了竊聽器。而且從諸角亮子手上緊緊抓住的坐墊上找到了更有力的物證。在向諸角明和曾我操夫、權藤系子報告了搜查的結果之后的晚上，玄田家里出現了三個人神秘的身影，而兇手和縱火犯的真面目也終于揭曉。而兇手利用連鎖縱火案來殺害亮子的手法也水落石出。

在警方調查的過程中，他們還在下鴨的房間發現了一盤由絹川和輝主演的錄影帶，本來想看看其中有什么線索，不想小五郎和橫溝警官還很入戲的看完了，但柯南卻注意到了被他們所忽略的細節，這時，有鑒識人員說兇手在勒死下鴨之前曾用蓬蓮頭敲打他的頭部，柯南根據這些判斷出兇手是誰以及她所使用的兇器，之后，他又使用老方法將小五郎麻醉，在指示了橫溝警官做好相應準備后，一場精彩的推理就要開始了！