寒假的這天柯南發燒了休息，而原本約定好的在步美家的紙牌游戲也沒有辦法參加。就在和步美通電話時忽然有個叫做正南的小男孩說有陌生人闖進家中敲開了步美家的門，但之后他的父母便過來把他帶走了。看似小孩子的惡作劇但柯南卻發現其實他們不是真的父母，正南可能真的面臨危險！于是少年偵探團的各位來到正南的家里一探究竟。

通過大和警官對若松社長死訊的調查，已經被毒殺的玉郎便是殺害自己父親若松的兇手，這使案件更加撲朔迷離，柯南和服部一方面拜托高木警官改變方向調查仰慕若松社長的人，一方面開始調查玉郎中毒的原因。找到玉郎中毒原因的柯南和服部把目標鎖定在大家的拖鞋上，唯一沒被檢查的社長夫人卻死在了自己的房間里。

繼輕井澤別墅中的若松先生遇害之后，他的兒子玉郎也在東京的家中被毒殺，不可思議的是除了玉郎吃掉的那塊蛋糕意外并沒有發現其他的蛋糕上有毒。于此同時，大和敢助警官等人注意到了被殺害的若松先生浴室的瓷磚是運用了一種名為陰影鉆石錯視的會引發視覺錯覺的形狀，總算讓若松社長的死亡訊息再次顯現出來，而現實出的字母竟是SON。

看似自殺的案件還存在著很多疑點，現場留下的物件和快速轉臺的情況讓柯南明白了作案手法，而能夠作為決定性證據的物品還藏在真正的兇手身上。奶奶受到的訊息讓恩田的謊言不攻自破，而作為冒牌小五郎的他正處于尷尬的境地，察覺到背后隱情的柯南并不準備揭穿他，柯南還準備讓這個冒牌的小五郎展現名推理指出真正的兇手。

照經營管理出租公寓的桐谷貴江婆婆的說法，小五郎每個禮拜都會到她家里幫忙解決難題，對此感到難以置信的小蘭和柯南一起來到了桐谷婆婆家里等待，而出現的卻是自稱婆婆孫女男友的恩田，而他特地打扮成小五郎的目的只是為了探望婆婆的情況。婆婆管理的出租公寓內傳來了慘叫，作為房客的傅川先生被害，而真正的兇手就在發現尸體的三個房客之中。