服部收到了一封古怪的委托信，于是，他們一行人便來到了美國島，沒想到這封信的寄件人紗織卻在三天前失去了蹤影，當晚，島上熱烈的慶祝一年一度的儒艮慶典活動，傳說有位吃過人魚肉的長壽婆，任何人只要拿到她念過咒的儒艮之箭，就能實現(xiàn)長生不老的美夢，但就在慶典進行期間，沙織的朋友壽美竟然被人發(fā)現(xiàn)勒死在瀑布上，服部和柯南認為這是一起殺人事件并著手進行調(diào)查，然而在為壽美守靈的晚上又發(fā)生了一件慘案。

小五郎帶著小蘭和柯南來到“黃昏別館”，途中還偶遇了同是偵探的千間降代，當他們到達之后才發(fā)現(xiàn)，此次受邀前來的茂木遙史、大上祝善、槍田郁美和白馬探都是名偵探，而在這棟別墅內(nèi)隨處可見陳年的血跡。在晚宴上，本以為能一睹這位別墅主人尊容的各位偵探卻掃興的發(fā)現(xiàn)，他居然頭戴面罩，并且還阻斷了所有道路，要求偵探們在這棟孤立無援的別墅內(nèi)幫他尋找寶藏。

柯南將小五郎麻醉并召集島上的所有人，準備將真相公之于眾，但遲遲未見和葉和服部的身影，在警察的催促中，柯南只好開始對整個案件進行推理，雖然門脅和祿郎最有可能犯案但柯南卻首先排除了他們二人的嫌疑，而當他指出真兇時，在座之人無一不感到震驚，這時，自救成功的服部及時趕到推理現(xiàn)場，更是說出了一個讓兇手都意外的事實。

柯南、小蘭和小五郎回家的路上，看到一間公寓里有人發(fā)生了爭吵，正準備上前阻止時，一位老人說這種爭吵已成家常便飯，不用理會。然而，第二天居然在這間公寓里發(fā)現(xiàn)了尸體，就在小五郎懊悔沒能救人時，事務(wù)所突然沖進了一位叫中本的年輕人，他聲稱自己是無辜的，雖然昨晚看似自己和死者在一起發(fā)生了爭吵，可這根本就是死者所演的獨角戲，隨后小五郎又找到了能證明他清白的錄音帶，本以為一切塵埃落定，柯南卻發(fā)現(xiàn)了其中的蹊蹺。

晚到的杰拉爾·天馬被劍殺死，和天馬有過爭吵的加那善成為了頭號嫌疑人。柯南則在勘察現(xiàn)場的時候發(fā)現(xiàn)窗臺上不自然的痕跡，而鋼琴上奇怪的東西也吸引了柯南的注意，最終柯南揭穿了像謎一樣的人物的真面目同時也解開了殺害天馬的兇手所用的犯罪手法。在鐵證面前兇手最終承認了自己的罪行并說出了殺人動機。