來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。

就在步美、元太他們因為明天看不到期待的球員上場而唉聲嘆氣時，結識了一個名叫代田恭三的男人，他將對明天無限憧憬的正能量傳達給了少年偵探團，大家也因此變的積極起來，但柯南卻察覺到這個人的異常，果不其然這個看似充滿希望的人卻企圖臥軌自殺，這到底是為了什么？小蘭誤接了“紅色長袖t恤之謎”的委托，于是，柯南和小五郎一起去百貨公司會見委托人，不想卻在這里遇到……

警察并沒有在三個嫌疑人的家中發現有同款紐扣的衣服，而且在三天的酉日集市期間，他們都有無法連續犯案的證明，這時有消息說被害人益子蘇醒，然而他卻表示自己完全不記得在昏倒前所留下的線索。因為掌握不到確實的證據，警察只好讓嫌疑人先行離開，柯南推理遭遇瓶頸，這時，小蘭、園子和小五郎的談話給了他啟示，兇手就是那個人！

意外的是門把上留下的指紋竟然是諸伏高明警官的部下，為找尋更多線索，大和刻意讓柯南跟著高明警官去曾經住在別館里的翠川尚樹、山吹紹二、百瀨卓人和直木司郎家進行詢問，高明警官謊稱在門把上檢驗出他們的指紋來觀察他們的反應，不所料直木司郎聽說了這件事之后神色緊張，就在大家以為他是兇手，準備進一步進行調查時，直木司郎被人殺死，而他家里的其中一面墻壁被涂成了紅色。

柯南、小蘭和小五郎在百貨公司吃飯的時候，結識了樂隊吉他手中村悠介，之后，小蘭和他一起去地下室拿取CD，沒想到竟然在休息室看到了主唱渡邊友紀子的尸體，警方立刻展開調查并且對樂隊其他人進行偵訊，每個人都有殺人的動機和嫌疑，就在他們互相指責懷疑之時，柯南在八樓發現了關鍵性的線索，兇手果然就是那個人！