從昏迷中醒來的陽菜趁父母爭吵之際悄悄溜出醫(yī)院，按照歹徒的指示去拿彩虹之子，而這一切都在柯南的預(yù)計范圍內(nèi)，他讓服部暗中進(jìn)行追蹤，期間，小蘭用她撿到的步美的徽章聯(lián)系上了少年偵探團(tuán)并暗示她所在的地點(diǎn)，雖然歹徒發(fā)現(xiàn)了服部等人，但柯南還是找到了陽菜和歹徒要去的地方，見勢不妙想要逃跑的歹徒被得到救援的小蘭一招制服，然而，幕后的指使者卻另有其人。

小蘭從小五郎的錢包里發(fā)現(xiàn)了五萬日元的項鏈?zhǔn)論?jù)，這似乎是要送給妃英理的生日禮物，得知這件事后小蘭發(fā)揮驚人的手氣抽到了飯店住宿券，等到生日那天柯南他們一起來到飯店并享受了一頓豪華的晚餐，可小五郎卻絲毫沒有贈送禮物的意思，一氣之下妃英理獨(dú)自返回房間，可小蘭卻想盡辦法讓小五郎在生日結(jié)束前送出禮物，沒想到進(jìn)入妃英理的房間后竟然發(fā)現(xiàn)了一具女尸。

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(shí)，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(xiàn)！在繼續(xù)調(diào)查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發(fā)發(fā)現(xiàn)了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發(fā)現(xiàn)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(xié)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。

案件終于有了眉目，就在柯南和大和針對謎題展開討論時，高明從昏迷中蘇醒，三人一起計劃了一出空城計。他們故意對三個嫌疑人放出關(guān)鍵信息，引誘他前去直木司郎家找重要的證據(jù)，果然不所料兇手暗中潛伏在直木司郎家附近，為了讓狡猾的他放松警惕，柯南聯(lián)合小蘭、大和等人上演了一場能證明周遭沒有警察的犯罪戲碼，引誘兇手自投羅網(wǎng)。

看過澤南留下的死亡訊息后，柯南知道了兇手的真面目，但是在揭發(fā)真相之前必須要破解這兩個密室殺人的手法，于是，他獨(dú)自來到比良坂的死亡現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，并在這個房間內(nèi)的花瓶上發(fā)現(xiàn)了海報碎片，這條關(guān)鍵的線索讓他恍然大悟，原來兇手制造密室所利用的工具竟是海報，為了說明真相，他拜托高木和千葉警官場景重現(xiàn)，當(dāng)然，兇手就是那個人！