鈴木次郎吉宅邸中的大保險柜——鐵貍是由幕末的機關師三水吉右門衛制造的無法攻陷的最強保險柜。針對鐵貍，怪盜基德拋出了挑戰書，揚言自己將打開那個擊退了無數盜賊的堅固門扉，然而在鐵貍外，次郎吉還安裝了與重量傳感器聯動的防盜裝置，任誰想要接近保險柜都極其困難。在預告作案的當天，中森警官率領警隊進行了嚴密的布防，可是基德的第二封預告信還是出現在了保險柜前，難道他已潛入宅邸？

小五郎的朋友向日葵酒吧的老板井上弘子意外被人殺害，當他和柯南趕到案發現場時，弘子的男朋友高岡明已守在尸體旁邊，目暮警官等也展開了調查，據周圍人所說，在案發期間并沒有人出入死者所在的公寓，并且嫌疑人高岡明當時也有充分的不在場證明，就在警方斷定這是起入室搶劫殺人事件時，柯南發現了關鍵線索，他重新推斷死亡時間，并斷言這里并非案發的第一現場。

步美發現圖書館的書被人撕掉了一頁，氣憤的她決定找出“元兇”，根據借書卡的記載，柯南和步美找到了內藤司，可他今天卻沒上課，與此同時，學校的巖石標本也人被偷偷走，柯南認為這可能是司所為，于是找到了他家，在查看了司的房間后，他們發現了一張寫有暗號的字條，少年偵探團集結智慧，終于在大濱海灘找到了想要喚回逝去母親的司。

警方將這三人都帶到了地下停車場，他們分別是兒島、稻垣和玄田，根據受害者指著元太說“L”的信息，步美和光彥就認為歹徒是與元太名字相近的家伙，便分別對他們提出質疑，但都被柯南否定。與此同時，柯南也已經知道了歹徒的身份，他躲在阿笠博士身后，用變聲領結說出了真相！

小說家萬田年久在旅館里趕寫小說，在編輯島木催稿離開房間后，萬田化裝成服務生，帶著貓咪諾貝爾離開了旅館。萬田路過柯南等人打簡易棒球的場地，進入了弟子原本高平的家。萬田從代理作者原本那里得到原稿后，將其殺害了。而偶然將球打入的柯南一行進入房間后發現了被殺的原本。柯南則發現了萬田的不自然。