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」……

某日，一個自稱柯南媽媽的陌生女人來接他，柯南第一反應就是她可能是黑衣組織的人，因為她清楚柯南家的底細以及他的真實身份，期間，柯南雖趁機逃脫，但去找阿笠博士的時再次候被抓，他聽到了那個女人和一個面具男討論交易藥物的事情，待他們離開后柯南按照那伙人留下了線索找到交易地點，可不幸的是他行跡暴露，面具人對他槍口相向……

小五郎和他的大學同學在弁慶溫泉旅館舉辦柔道社同學會，參見的人都是小五郎的死黨，大家一時興起決定在煙火大會開始前打桌球消磨時間，只有由美一人回房休息，煙火大會開始前朋友們考慮到由美的脾氣，便沒去打攪她休息，結束后，大家一起去由美的房間，發現的卻是由美舉槍自盡的尸體，經過檢查發現由美死于下午三點左右，也就是大家一起打桌球的時候。

柯南注意到這些音符并將其解讀，這時，當地的老警察說倉庫里有麻生圭二留下來的樂譜，這種重要線索柯南自然不會放過，他和警察一起去找樂譜，而這期間，一直精神怪異的西本上吊死亡，腳下還留有遺書，柯南推斷出這是他殺，當在看到麻生圭二留下來的樂譜后，柯南斷定出了兇手，他利用變聲領結和廣播室說出真相。

柯南、小蘭和小五郎散步的時候，聽到附近大樓傳出女聲的尖叫，聞聲趕到的柯南等人發現不動產社長井本被殺，經過排查，犯人鎖定在了曾經賣漁具的寺沢、來借錢的土橋和協商離婚的妻子貴子三人身上，柯南發現了兇手的法案手法后，利用簡單的道具，提醒小五郎，最終犯人難逃法網。