目睹柯南墜崖的眾人陷入了痛苦和無助之中，警察署的搜查工作也一籌莫展，然而小哀卻覺得此事另有蹊蹺，便獨自上路尋找柯南。另一方面伊勢原在柯南的幫助下成功脫險，二人在山中的木屋與小哀相遇。在三人的設計和警方的幫助下，抓捕佐羅的行動圓滿完成。正當眾人以為此事已畫上句點時，柯南卻發現案件仍有疑點……

在被害人波土的遺物中發現了他親手所寫的字條，經紀人和社長隨即回憶起了波土生前的往事，眾人這才得知經紀人小姐原來竟是波土的前女友。而在舞臺上發現的繩索和折疊椅也為柯南等人提供了線索，經過波本對繩索的一番講解和演示，眾人共同推理出了波土的死因和兇手的真實身份。

柯南等人在壽司店用餐時，突然有一位女士沖進來聲稱店里有人偷了自己的手包，手包內有一張中了大獎的萬馬彩。據這位女士所說，犯人的袖口上會留有自己手指上的血跡，然而經過檢查，在座的客人們并沒有人袖口上沾到血跡。此時，毛利小五郎想到自己之前撿到一張中了大獎的萬馬彩，并且中獎金額和這名女士丟失的相同，心中感到十分不安。

柯南所在的班里來了一位新老師名叫若狹留美，若狹老師想在體育課前用石灰畫線，卻發現石灰已經用完了。柯南告訴若狹老師舊倉庫里可能有石灰，元太和光彥開玩笑說舊倉庫有幽靈出沒，若狹老師感到很害怕，便拜托少年偵探團一同前往舊倉庫。在尋找石灰的過程中，柯南發現一扇通往地下的門，眾人合力打開門后，卻驚人地發現了一具骸骨……

柯南確信被警察盯上的千野并不是真正的犯人，而尸體的第一發現者福田先生和催促番藤與天城協商的江崎小姐都有殺人的機會，但在調查中柯南并沒有得到這方面的線索。案件的條理逐漸明確，犯人殺死天城和番藤的目的是為了陷害千野，想起千野偶爾擔任推理小說新人獎的審查后另一條線索出現了。