柯南隨小五郎參加「名偵探小五郎推理公館」電玩游戲的發布會時，碰到了游戲制作公司滿天堂的三名員工中島、上田和竹下，三人慌亂的存放行李后，趕往會場，期間，柯南偶然聽到一高大黑衣男子的通話，并從中得知此人和黑衣組織有關，可還沒能得到更多的信息，黑衣人就被炸死，一番推理后，柯南發現這是意料之外的殺人事件，柯南能否得到更多的關于黑衣組織的線索？

經過小五郎和警察和志的勘查，推斷出由美并非自殺而是他殺，小五郎也下定決心要為由美報仇親手揪出犯人，并將目標鎖定在阿淳、和志、行雄和紀子剩下的朋友中，這時，阿淳說自己曾在五點的時候看到過由美，案件出現了矛盾，死于下午三點的由美怎會在五點的時候出現，這到底是鬼魂還是兇手為了蒙蔽大家采取的手段？

就在小五郎因跟蹤一個男人三天而大賺一筆高興時，電視上播報出一個名叫根岸的人在紅鬼村火祭被燒焦的消息，誰想此人正是小五郎跟蹤了三天的人，而嫌疑最大的就是繼承了根岸五億財產的阿部豐，可根岸被殺的時候，阿部豐在外旅行，因此他有充分的不在場證明，可這些沒能瞞過柯南的眼睛，他還是解開了阿部豐的「不在場證明」。

委托人為表示感謝，招待小五郎三人溫泉旅行，他們在搭乘湯之山縣的列車上，遇到了兩名爭吵的醫生佐藤、伊達，期間伊達曾生氣離開。換乘休息的途中，警察在與湯之山線列車路線基本相同的花之街線列車上發現尸體，柯南洞察到伊達神情怪異有犯罪嫌疑，可他是怎么樣在兩趟不一樣的列車上游走殺人的？

小五郎骨折住院，某天夜晚他看到對面的房間有殺人的黑影，匆忙趕去后，卻發現屋里什么都沒有，接下來的幾天，發生了同樣的事情，主治醫師白井說可能是因為疲勞而產生的幻覺，但柯南卻認為事件沒那么簡單，他陪夜的當晚也看到了殺人場景，兩人一起跑出去，當他趕到小五郎身邊時，卻發現小五郎已昏倒，旁邊還躺著已經死去的江藤醫生，小五郎就這樣糊里糊涂的成了「殺人兇手」……