步美無意中看到了連續縱火的犯人，便前去警局做相關的供詞，之后，少年偵探隊與高木和佐藤警官開始展開調查，然而沒想到當天居然是佐藤父親的殉職忌日，大家也不禁談起了這件“愁思郎案件”，佐藤警官還碰到了父親高中時的老友，這時，目暮警官打來電話讓白鳥和高木前去抓捕縱火犯嫌犯，期間高木想通了十八年前所發生的案件的真相，可當他打電話給佐藤時，卻沒有注意到兇手就在身后。

被害的真紀的因為錢包不見了，被疑為是強盜殺人。乍看之下雖然像是強盜殺人，柯南卻肯定兇手是這些大學生一行人中的某人。雖然懷疑藤浩的不在場證明是否可以確立，這時這一行人中復雜的人際關系一點一點浮現出來。這次的殺人事件中，隱藏著另外一個邪惡的計劃。在“沉睡的小五郎”的解說下兇手最終浮出水面來。

青野木亮藏是在形成密室的茶室中被殺的，橫溝警官開始詢問時卻發現沒有人到過茶室,所有人都有不在場證明。在調查茶室外圍的時候柯南發現了兇手的犯罪手法和證據。“沉睡的小五郎”召集大家道出了兇手利用一根繩子的作案手法和犯人的身份。在鐵證下兇手終于承認自己的罪行并道出了原因。

為找尋更多的線索，服部向胴口詢問起袴田與垂見之間的恩怨，不想他卻避而不答反而找來袴田教訓服部，之后他又遇到了當時在二館外的學生，據目擊人說所，案發時他們曾看到一個頭戴面具，身背護具袋的人進出這里，聽到這些證詞之后，服部終于知道了兇手是誰以及他所使用的手法，而此時，柯南等人也趕到了比賽會場，聽了警察對案情的描述之后，柯南急忙趕往服部所在的二館倉庫，卻發現服部早已將兇手制服。

目暮警官在現場調查時發現，不管是氣窗還是屋內被封鎖上的門，都沒辦法通過，能夠進出的只有被蘇芳上了兩道鎖的門，并且還在每個面具的嘴邊都發現了被害者的血，由于沒有在雪地上找到兇手出入的腳印，所以有可能犯案的就是屋子里的七個人，警方對他們逐一進行偵訊，在他們的口供中，柯南發現有一人很可疑，雖然柯南曾掉入兇手的陷阱，但在想明白了事情的始末后，真相卻只有一個！