就在柯南和服部調查時，小蘭與和葉又親眼目睹了一起命案的發生，死者是旅行團中的片桐，服部剛想要仔細調查，就被自己的老爸教訓一番，可這反而激起了服部想要調查真相的欲望，柯南和服部根據手頭的線索和嫌疑人的供詞，推斷出了兇手，于是兩人暗中尾隨糟屋到一個破舊的工廠，然而螳螂捕蟬黃雀在后，柯南被不明人士挾持，這些人到底是誰？服部能順利找到兇手嗎？

倫太郎家的餐廳來了一個叫龜倉雄二的人，在他以報恩為目的來到這里之后，倫太郎家原本的冷清的餐廳因龜倉的努力而漸漸生意興隆起來，可倫太郎總覺得事情沒那么簡單，便拜托少年偵探隊進行調查。龜倉以想菜單為由總把自己關在屋子里，這讓柯南等人覺得很可疑，這時，光彥想到了福爾摩斯里的紅番聯盟案件，于是大家便以這個案件為參考展開了調查，柯南認為光彥等人的推理都不可靠，然而事情的真相卻將柯南狠狠打擊了一番。

備前千鶴在飯店房間里上吊，因而被眾人認為是自殺。在柯南的啟發下小五郎發現千鶴是他殺的肯能性。在警方的詢問下眾人都有殺害千鶴的肯能。在調查飯店的屋頂之后柯南發現了犯人飛翔一般的作案手法和留下的證據。在證據面前兇手最終承認了罪行，同時道出了和千鶴和自己弟弟的過往以及殺害她的原因。

柯南得知了整個案件的真相之后，將小五郎麻醉并把旅店的所有人都叫到廚房，他首先請出了這起案件的關鍵——三郎，就在大家疑惑時，屋子里又出現了一只和三郎一樣的狗，柯南道出了連老板娘都不知道的隱情……解釋清楚三郎的事情后，接下來就是戳穿兇手，揭示真相的時刻，兇手根本就不是森林里帶黑色針織帽子的男子，相反的她就在這間旅店中，沒錯，兇手就是……

柯南他們接受了委托，決定去解開似乎與穿紅色夾克衫的自殺者有關聯的公文包之謎，在去葵屋旅館的途中，遇見了山村刑警于是一起前往。小五郎等人到達旅館后，卻聽說已經有個自稱“毛利小五郎”的人先到了旅館，不久之后卻發現假冒的小五郎在自己的屋子里上吊死亡了。而在死者的隨身物品中有一份過期的報紙和夾在其中的頭發，在柯南的提示下小五郎解開頭發的秘密慢慢接近真相。